基于JavaFX的贪吃蛇小游戏

游戏背景介绍

贪吃蛇游戏是一款经典的小游戏，它的玩法很简单，就是控制蛇吃食物，每吃一个食物蛇的长度就会加一，直到蛇撞到墙壁或者撞到自己时游戏结束，最终的得分是蛇的长度减一。

JavaFX

用Java开发桌面端首选就是JavaFX，它的推出用来取代Swing（一个古老的Java桌面端框架）。

虽然都说Java开发桌面端性能不行，但是我们的Java开发工具IntelliJ IDEA的界面是由JavaFX构建的。最开始的我的世界（Minecraft）这款游戏是Java开发的，虽然没有使用Java标准GUI库（它自己的游戏引擎和自定义的用户界面），但也足以证明Java的魅力。

游戏规则

  • 初始时，蛇的长度为一，位于游戏界面的中心位置。
  • 每次随机生成一块食物，食物不能出现在蛇的身体上。
  • 蛇可以通过四个方向键上下左右移动，不能撞到墙壁或自己的身体。
  • 每吃一块食物，蛇的长度加一。
  • 穿过左边的墙壁，出现在右边；穿过上边的墙壁，出现在下面；反之亦然。
  • 游戏结束时，弹出得分对话框，点击重新开始新游戏。

代码结构

本教程主要涉及的代码文件是SnakeGame.java，整个代码文件的框架如下：

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;
import javafx.animation.AnimationTimer;
import javafx.application.Application;
import javafx.geometry.Pos;
import javafx.scene.Scene;
import javafx.scene.canvas.Canvas;
import javafx.scene.canvas.GraphicsContext;
import javafx.scene.control.Alert;
import javafx.scene.control.Alert.AlertType;
import javafx.scene.input.KeyCode;
import javafx.scene.layout.StackPane;
import javafx.stage.Stage;public class SnakeGame extends Application {// 游戏界面的宽度private static final int WIDTH = 20;// 游戏界面的高度private static final int HEIGHT = 20;// 每个格子的大小private static final int SIZE = 20;// 蛇的速度private static final int SPEED = 5;// 蛇的身体private Deque<Point> snake = new ArrayDeque<>();// 蛇的初始方向private Direction direction = Direction.RIGHT;// 食物的位置private Point food;// 游戏是否结束private boolean gameOver = false;// 游戏是否暂停private boolean gamePaused = false;@Overridepublic void start(Stage primaryStage) throws Exception {// 界面初始化// ...// 初始化游戏// ...// 动画循环// ...}// 界面初始化方法private void initGUI() {// ...}// 初始化游戏方法private void initGame() {// ...}// 蛇的移动方法private void move() {// ...}// 检测碰撞方法private void checkCollision() {// ...}// 生成食物方法private void generateFood() {// ...}// 绘制游戏画面方法private void paint(GraphicsContext gc) {// ...}// 显示游戏结束对话框方法private void showGameOverDialog() {// ...}// 方向枚举类private enum Direction {UP, DOWN, LEFT, RIGHT}// 坐标点类private static class Point {private int x;private int y;public Point(int x, int y) {this.x = x;this.y = y;}public int getX() {return x;}public int getY() {return y;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {// ...}@Overridepublic int hashCode() {// ...}}public static void main(String[] args) {launch(args);}}

逻辑分析

在实现贪吃蛇游戏之前，我们需要先了解一下游戏的逻辑。

  • 在游戏界面内，不断地移动蛇的位置。
  • 蛇的移动方向可以通过键盘上的上下左右四个方向键来控制。
  • 当蛇头碰到边界或碰到自己的身体时，游戏结束。
  • 当蛇头碰到食物时，就会吃掉食物，长度加1，随后继续向前移动。
  • 吃掉食物后，会重新生成一个新的食物，判断新食物的位置是否和已有的蛇的位置冲突。

实现步骤

下面分步骤进行实现，每一个步骤都结合代码，逻辑清晰。

步骤1：界面初始化

在start方法中进行界面的初始化，包括创建Canvas、GraphicsContext等，并将Canvas添加到StackPane作为根节点，最后显示舞台。代码如下：

@Override
public void start(Stage primaryStage) throws Exception {// 创建CanvasCanvas canvas = new Canvas(WIDTH * SIZE, HEIGHT * SIZE);GraphicsContext gc = canvas.getGraphicsContext2D();// 创建根节点StackPane root = new StackPane(canvas);root.setAlignment(Pos.CENTER);// 创建场景Scene scene = new Scene(root);scene.setOnKeyPressed(event -> {KeyCode keyCode = event.getCode();switch (keyCode) {// ...}});// 显示舞台primaryStage.setScene(scene);primaryStage.setTitle("贪吃蛇游戏");primaryStage.setResizable(false);primaryStage.show();
}

步骤2：初始化游戏

在游戏开始前，需要初始化一些参数，包括蛇的位置、食物位置、游戏状态等。具体实现代码如下：

// 初始化游戏方法
private void initGame() {// 清空蛇的身体snake.clear();// 在游戏界面的中心生成蛇头int x = WIDTH / 2;int y = HEIGHT / 2;snake.add(new Point(x, y));// 生成食物generateFood();// 初始化游戏状态gameOver = false;gamePaused = false;
}

步骤3：蛇的移动

在游戏中，蛇可以通过键盘上的上下左右四个方向键来控制移动方向。我们可以在Scene的按键监听事件中实现，根据按下的方向键修改蛇的移动方向。具体代码实现如下：

// Scene的按键监听事件
scene.setOnKeyPressed(event -> {KeyCode keyCode = event.getCode();switch (keyCode) {case UP:if (direction != Direction.DOWN) {direction = Direction.UP;}break;case DOWN:if (direction != Direction.UP) {direction = Direction.DOWN;}break;case LEFT:if (direction != Direction.RIGHT) {direction = Direction.LEFT;}break;case RIGHT:if (direction != Direction.LEFT) {direction = Direction.RIGHT;}break;case P:gamePaused = !gamePaused;break;case R:initGame();break;default:break;}
});

在每次动画循环中，根据蛇的移动方向来计算移动后的新位置。如果新位置在蛇的身体上或者超出了边界，就说明游戏结束了。判断蛇是否吃到了食物，如果吃到了就让蛇的身体变长，并在新位置生成一个新的食物。

// 蛇的移动方法
private void move() {Point head = snake.getFirst();Point newHead = null;switch (direction) {case UP:newHead = new Point(head.getX(), head.getY() - 1);break;case DOWN:newHead = new Point(head.getX(), head.getY() + 1);break;case LEFT:newHead = new Point(head.getX() - 1, head.getY());break;case RIGHT:newHead = new Point(head.getX() + 1, head.getY());break;default:break;}// 判断是否撞到自己的身体if (snake.contains(newHead)) {gameOver = true;showGameOverDialog();return;}// 判断是否撞到墙壁if (newHead.getX() < 0 || newHead.getX() >= WIDTH ||newHead.getY() < 0 || newHead.getY() >= HEIGHT) {gameOver = true;showGameOverDialog();return;}// 更新蛇的位置snake.addFirst(newHead);// 判断是否吃到了食物if (newHead.equals(food)) {// 如果吃到了食物，就让蛇的身体变长generateFood();} else {// 如果没有吃到食物，就让蛇的尾巴消失snake.removeLast();}
}

步骤4：检测碰撞

在每次蛇的移动后，需要检测蛇是否撞到了自己的身体。如果撞到了，说明游戏结束了。具体代码实现如下：

// 检测碰撞方法
private void checkCollision() {Point head = snake.getFirst();for (Point point : snake) {if (point != head && point.equals(head)) {gameOver = true;showGameOverDialog();break;}}
}

步骤5：生成食物

每个食物都是在游戏界面上随机出现的，食物不能出现在蛇的身体上。生成食物时，可以使用do-while循环来判断是否有重合的情况。具体代码实现如下：

// 生成食物方法
private void generateFood() {boolean validPosition;int x, y;do {validPosition = true;x = (int) (Math.random() * WIDTH);y = (int) (Math.random() * HEIGHT);for (Point point : snake) {if (point.getX() == x && point.getY() == y) {validPosition = false;break;}}} while (!validPosition);food = new Point(x, y);
}

步骤6：绘制游戏画面

在Canvas上通过GraphicsContext绘制蛇、食物等游戏元素，实现游戏的画面。具体代码实现如下：

// 绘制游戏画面方法
private void paint(GraphicsContext gc) {// 清空画布gc.clearRect(0, 0, WIDTH * SIZE, HEIGHT * SIZE);// 绘制蛇身gc.setFill(javafx.scene.paint.Color.GREEN);for (Point point : snake) {gc.fillRect(point.getX() * SIZE, point.getY() * SIZE, SIZE, SIZE);}// 绘制头部gc.setFill(javafx.scene.paint.Color.DARKGREEN);Point head = snake.getFirst();gc.fillRect(head.getX() * SIZE, head.getY() * SIZE, SIZE, SIZE);// 绘制食物gc.setFill(javafx.scene.paint.Color.RED);gc.fillRect(food.getX() * SIZE, food.getY() * SIZE, SIZE, SIZE);
}

步骤7：显示游戏结束对话框

当游戏结束时，弹出得分对话框，点击重新开始新游戏。具体代码实现如下：

// 显示游戏结束对话框方法
private void showGameOverDialog() {Alert alert = new Alert(AlertType.INFORMATION);alert.setTitle("游戏结束");alert.setHeaderText(null);alert.setContentText("游戏结束，您的得分是：" + (snake.size() - 1));alert.show();alert.setOnHidden(event -> {initGame();});
}

至此，贪吃蛇游戏的实现已经完成了。

完整代码如下：

package org.example;import javafx.animation.AnimationTimer;
import javafx.application.Application;
import javafx.geometry.Pos;
import javafx.scene.Scene;
import javafx.scene.canvas.Canvas;
import javafx.scene.canvas.GraphicsContext;
import javafx.scene.control.Alert;
import javafx.scene.control.Alert.AlertType;
import javafx.scene.input.KeyCode;
import javafx.scene.layout.StackPane;
import javafx.stage.Stage;import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;public class SnakeGame extends Application {private static final int WIDTH = 20; // 游戏界面的宽度private static final int HEIGHT = 20; // 游戏界面的高度private static final int SIZE = 20; // 每个格子的大小private static final int SPEED = 5; // 蛇的速度private Deque<Point> snake = new ArrayDeque<>(); // 蛇的身体private Direction direction = Direction.RIGHT; // 蛇的初始方向private Point food; // 食物的位置private boolean gameOver = false; // 游戏是否结束private boolean gamePaused = false; // 游戏是否暂停@Overridepublic void start(Stage primaryStage) throws Exception {Canvas canvas = new Canvas(WIDTH * SIZE, HEIGHT * SIZE);GraphicsContext gc = canvas.getGraphicsContext2D();StackPane root = new StackPane(canvas);root.setAlignment(Pos.CENTER);Scene scene = new Scene(root);scene.setOnKeyPressed(event -> {KeyCode keyCode = event.getCode();switch (keyCode) {case UP:if (direction != Direction.DOWN) {direction = Direction.UP;}break;case DOWN:if (direction != Direction.UP) {direction = Direction.DOWN;}break;case LEFT:if (direction != Direction.RIGHT) {direction = Direction.LEFT;}break;case RIGHT:if (direction != Direction.LEFT) {direction = Direction.RIGHT;}break;case P:gamePaused = !gamePaused;break;case R:initGame();break;default:break;}});primaryStage.setScene(scene);primaryStage.setTitle("贪吃蛇游戏");primaryStage.setResizable(false);primaryStage.show();initGame();new AnimationTimer() {private long lastUpdateTime;@Overridepublic void handle(long now) {if (now - lastUpdateTime >= 1_000_000_000 / SPEED) { // 调整蛇的速度lastUpdateTime = now;if (!gameOver && !gamePaused) {move();checkCollision();paint(gc);}}}}.start();}// 初始化游戏private void initGame() {snake.clear();snake.add(new Point(WIDTH / 2, HEIGHT / 2));generateFood();gameOver = false;gamePaused = false;}// 蛇的移动private void move() {Point head = snake.getFirst();Point newHead = null;switch (direction) {case UP:newHead = new Point(head.getX(), head.getY() - 1);break;case DOWN:newHead = new Point(head.getX(), head.getY() + 1);break;case LEFT:newHead = new Point(head.getX() - 1, head.getY());break;case RIGHT:newHead = new Point(head.getX() + 1, head.getY());break;default:break;}// 判断是否撞到自己的身体if (snake.contains(newHead)) {gameOver = true;showGameOverDialog();return;}// 判断是否撞到墙壁if (newHead.getX() < 0 || newHead.getX() >= WIDTH ||newHead.getY() < 0 || newHead.getY() >= HEIGHT) {gameOver = true;showGameOverDialog();return;}snake.addFirst(newHead);if (newHead.equals(food)) {generateFood();} else {snake.removeLast();}}// 检测碰撞private void checkCollision() {Point head = snake.getFirst();for (Point point : snake) {if (point != head && point.equals(head)) {gameOver = true;showGameOverDialog();break;}}}// 生成食物private void generateFood() {boolean validPosition;int x, y;do {validPosition = true;x = (int) (Math.random() * WIDTH);y = (int) (Math.random() * HEIGHT);for (Point point : snake) {if (point.getX() == x && point.getY() == y) {validPosition = false;break;}}} while (!validPosition);food = new Point(x, y);}// 绘制游戏画面private void paint(GraphicsContext gc) {// 清空画布gc.clearRect(0, 0, WIDTH * SIZE, HEIGHT * SIZE);// 绘制蛇身gc.setFill(javafx.scene.paint.Color.GREEN);for (Point point : snake) {gc.fillRect(point.getX() * SIZE, point.getY() * SIZE, SIZE, SIZE);}// 绘制头部gc.setFill(javafx.scene.paint.Color.DARKGREEN);Point head = snake.getFirst();gc.fillRect(head.getX() * SIZE, head.getY() * SIZE, SIZE, SIZE);// 绘制食物gc.setFill(javafx.scene.paint.Color.RED);gc.fillRect(food.getX() * SIZE, food.getY() * SIZE, SIZE, SIZE);}// 显示游戏结束对话框private void showGameOverDialog() {Alert alert = new Alert(AlertType.INFORMATION);alert.setTitle("游戏结束");alert.setHeaderText(null);alert.setContentText("游戏结束，您的得分是：" + (snake.size() - 1));alert.show();alert.setOnHidden(event -> {initGame(); // 游戏结束后重新开始游戏});}// 方向枚举类private enum Direction {UP, DOWN, LEFT, RIGHT}// 坐标点类private static class Point {private int x;private int y;public Point(int x, int y) {this.x = x;this.y = y;}public int getX() {return x;}public int getY() {return y;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Point point = (Point) o;return x == point.x && y == point.y;}@Overridepublic int hashCode() {return x * 31 + y;}}public static void main(String[] args) {launch(args);}}

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