五子棋手机网络对战游戏的设计与实现.docx
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五子棋手机网络对战游戏的设计与实现
五子棋手机网络对战游戏的设计与实现
摘要
在现代社会中,手机及其它无线设备越来越多的走进普通老百姓的工作和生活。
随着3G技术的普及与应用，基于Java开发的软件在手机上的使用非常的广泛，手机增值服务的内容也是越来越多，对丰富人们的生活内容、提供快捷的资讯起着不可忽视的作用。
本文基于J2ME技术，以计算机网络游戏的运行流程为基础，分模块开发一款网络五子棋游戏软件。
本文对以下几点内容做了重点研究和探讨：
1、系统整体结构，根据设计目标，结合普通网络游戏的运行流程，给出了系统总体设计方案，并探讨了系统设计时需要用到的关键技术。
2、手机MIDP客户端的实现，MIDP客户端是游戏的唯一客户端，主要功能包括连接服务器进行身份验证、进行游戏并不断的与服务器交换数据。
3、后台系统的设计与实现，后台用来处理与数据库的互联来验证用户身份、处理由客户端发送过来的数据。
由于受到客观条件的限制，本系统的测试是在三星手机模拟器上完成的，但它仍不失具一定的实用价值。
关键词：
J2ME；手机游戏；Servlet
TheDesignandImplementationofTheGobangWarGameonCellPhoneNetwork
Abstract
Inmodernsociety,moreandmorecellphonesandotherwirelessdevicescomeintotheworkandlifeofordinarypeople.Withthepopularizationandapplicationofthe3rdGenerationofDigitalcommunicationtechnology，thedevelopmentofJava-basedsoftwareintheuseofmobilephonesisverybroad,mobilevalue-addedservicesaremoreandmore.Itplaysanimportroletoenrichpeople'slivesandprovideeasieraccesstoinformation.
ThispaperisbasedonJ2MEtechnology,itexpoundshowtotaketherunningflowofcomputernetworkasbasis,introduceakindofgobanggameonnetworkbythesub-modulemethod..
Themainpointsofthispapergoasfollows:
（1）Theoverallsystemstructure.Accordingtothedesigngoals,withthegeneraloperationofthenetworkgameflow,givesthesystemdesign,andexploresthekeytechnology,whichisusedbythedesignofthissystem.
（2）TheimplementationofthephoneMIDPclient.MIDPclientistheonlygameclient,themainfunctionsincludeconnectingtheservertocheckthestatus,playinggamesandkeepingtheexchangeofdatawiththeserver.
（3）Theimplementationanddesignofbackgroundsystem.BackgroundistodealwiththeInternetdatabasetoverifytheidentityofusers,processingthedata,whichissentbytheclients.
Duetotherestrictionsofobjectiveconditions,thesystem'stestcompletedintheSamsunghandsetsimulator.Butitdoeshavesomeadvantages.
Keywords:
J2ME;Handsetgame;Servlet
目录
论文总页数：
24页
1引言1
2系统综述1
3手机游戏的现状和关键技术介绍2
3.1软件现状2
3.2J2ME概况2
3.2.1J2ME的由来2
3.2.2J2ME的3层体系结构及MIDP简介3
3.3tomcat服务器介绍4
3.4servlet技术介绍5
4开发环境介绍7
4.1开发环境7
4.2关于SAMSUNGWirelessToolKit7
5客户端模块的开发7
5.1综述7
5.2程序的类结构7
5.3游戏的功能流程图8
5.4游戏的实现9
5.4.1主类Omok的实现9
5.4.2游戏登录界面以及操作说明界面的实现10
5.4.3游戏画布类的实现12
5.4.4网络连接类的实现14
5.4.5五子棋获胜算法15
6服务器端程序的开发17
6.1数据库的设计与实现17
6.2servlet程序的编写17
7改进建议和措施20
7.1关于图片问题20
7.2软件测试20
7.2.1测试前的准备工作20
7.2.2进行测试21
7.2.3有待添加和完善的功能22
结论22
参考文献22
致谢23
声明24
1引言
Java语言是美国SunMicrosystem的JamesGosling、PratrickNaughton及MikeSheridan等人于1991年精心设计出来的计算机编程语言，其构想在于实现使用同一种编程语言所写出来的程序可以在不同的平台上运作。
这种架构对于消费性电子产品而言是具有革命性的，因为在消费性电子产品中的处理器及操作系统各不相同，要在这些平台上开发程序必须要了解各个平台的特性，以及其提供的API使用方式，分别开发不同的版本才能执行，影响应用程序的普及性。
近几年，由于微处理器性能的大幅提升，加上无线通讯技术的突破，手持式移动设备开始受到大众的青睐。
短短几年内，手机已经升级了几代产品，普及率逐年攀升，生产效率不断上升，产品价格比个人电脑的摩尔定律有更惊人的下调，以至手机是大多是城市居民不可缺少的一件随身设备。
继短信、彩信等服务之后，中国移动提供基于Java的百宝箱业务，应用产品遍及商务应用、信息获取、英汉互译、游戏娱乐等多媒体领域。
为了适应移动数据的发展，推动无线电子商务等业务的发展，J2ME（Java2MicroEdition）既用于嵌入式系统的Java被引入无线领域。
J2ME的出现实际上是Java技术的回归。
作为Java2平台的一部分，J2ME与J2SE、J2EE一起，为无线应用的客户端和服务器端建立了完整的开发、部署环境。
随着J2ME的应用，它为移动互联引入了一种新的模型，既允许手机可以从互联网上下载各种应用程序，并在手机创造可执行环境离线运行这些程序。
由于定义了可执行下载的标准，并在手机上创立了可执行环境和程序开发语言，由此，在移动通信业第一次为软件开发商创造了巨大的商业机会，手机用户在得到丰富应用体验的同时，也大大提高了运营商的网络流量。
2系统综述
本系统采用C/S结构，包括手机客户端和服务器后台两个部分。
客户端采用j2memidp1.0函数编写，保证了非常好的可移植性。
服务器端采用了tomcat作为http服务器，免费并且具有非常强大的功能，中间件采用javaservlet进行中间过程的处理，具有很好的稳定性和可移植性，采用的数据库则是sqlserver2000。
用户需要运行本系统客户端软件，输入用户名和密码进行身份验证，如果验证成功，则可以进入游戏界面，和其他已经登录的玩家进行游戏；如果验证不成功，说明输入的用户名或者密码错误，需要重新进行输入，否则不会进入到游戏界面。
系统分为三层，包括数据库服务器层、功能层和表示层。
数据库服务器层主体是SQL2000，功能层由Tomcat+servlet技术实现，表示层为前台手机操作客户端.总体结构如下图所视：
图1总体结构图
3手机游戏的现状和关键技术介绍
3.1软件现状
在信息社会中，手机及其他无线设备越来越多的走进普通百姓的工作和生活，随着信息网络化的不断进展，手机及其他无线设备上网络势在必行。
但是传统手机存在以下弊端：
1.传统手机出厂时均由硬件厂商固化程序，程序不能增加、删除，有了错误也不能更新、修改，若要增加新功能必须另换一部手机。
2.传统手机访问互联网是通过WAP（WirelessApplicationProtocal），所有网络资源必须接通网络才能在线访问，非常耗时、费用亦很高。
而Java技术在无线应用方面的优势非常明显：
1.应用程序可按需下载，而不是购买由硬件商提供的套件，可升级空大。
2.Java技术提供了一个类库，它使的应用开发商可以创建更为直觉、丰富的用户界面（GUI）；
3.Java技术使网络带宽的应用更为有效，因为应用程序可以下载到器件上，并在本地运行，仅仅是在连接到服务器时才会占用网络带宽。
3.2J2ME概况
3.2.1J2ME的由来
Java的最大目标和特点，就是"一次编写，到处运行"的平台无关性。
但是，一套标准无法适应各种不同的需求。
因此，Java技术目前共有三套，分别针对不同的平台和应用。
StandardEdition（J2SE，标准版）：
针对桌面端PC和工作站的个人和低端商务应用。
EnterpriseEdition（J2EE，企业版）：
针对服务器端企业级应用，支持Servlets,JSP和XML等等。
MicroEdition（J2ME，袖珍版）：
针对有限内存，显示和处理能力的设备，主要是消费电子和嵌入式设备领域（这实际正是Java语言设计最初的目标领域）。
图2java总体架构图
在消费电子和嵌入式设备领域，内存从几百K到几十M，从没有屏幕到Web-TV，CPU从低功耗的嵌入式处理器到206MHz的RISC处理器，硬件条件的差异是相当大的。
这就使得J2ME的标准需要有不同的层次和类别来适应这个复杂的领域，因此相比之下J2ME就比J2SE和J2EE的标准要复杂得多。
因此，清楚的理解J2ME的体系结构的划分才能更好的理解和掌握J2ME。
3.2.2J2ME的3层体系结构及MIDP简介
J2ME的3层体系结构依照各种设备的资源特性，将J2ME技术构架分为简表（Profile）、配置（Configuration）和JavaVirtualMachine（JVM）3层，然后再进一步细分，这使J2ME能够在每一类设备的限制下工作，而同时提供最低限度的Java语言功能性。
关于J2ME的体系结构，可以这样来进行总结：
Configuration的分类是根据计算能力的不同来划分的，同类设备的计算能力相近。
Configuration是一个规范，定义了这类设备的共同Java平台，定义与设备无关的Java虚拟机和核心库，是平台相容性的基础。
Profile的分类是根据设备功能划分的，同类功能的设备其他各种硬件条件和需求也相近。
Profile是一组API，在某一Configuration的基础上扩展了针对设备特定功能的API，使得标准能够完全适应特殊的设备，彻底发挥设备的功能。
J2ME体系的一般结构是：
由Configuration定义的Java虚拟机运行于设备的宿主操作系统之上，构成整个平台的基础。
Configuration提供了基本的语言特性，Profile提供针对设备的特殊功能API和扩展类库。
应用程序的运行环境需要一个Configuration和至少一个Profile，多个Profile可以共存，也可以叠加。
MIDP（MobileInformationDeviceProfile）定义了针对移动信息处理设备（主要指智能手机和一部分具有无线通信功能的PDA）的图形界面，输入和时间处理，持久性存储，无线电话网络连接之上的一些消息处理（例如短消息），安全等等API，并且考虑到了移动信息设备的屏幕和内存限制。
类似于J2SE中的Applet框架，MIDP提供了基于javax.microedition.midlet包的MIDlet应用程序框架。
应为MIDP提出较的比较早，目前重要的智能手机和PDA操作系统上都已有了相应的实现，而且应用的也比较广泛。
3.3tomcat服务器介绍
Tomcat是一个免费的开源的Serlvet容器，它是Apache基金会的Jakarta项目中的一个核心项目，由Apache，Sun和其它一些公司及个人共同开发而成。
由于有了Sun的参与和支持，最新的Servlet和Jsp规范总能在Tomcat中得到体现。
Tomcat被JavaWorld杂志的编辑选为2001年度最具创新的java产品，可见其在业界的地位。
由于Java的跨平台特性，基于Java的Tomcat也具有跨平台性。
与传统的桌面应用程序不同，Tomcat中的应用程序是一个WAR（WebArchive）文件。
WAR是Sun提出的一种Web应用程序格式，与JAR类似，也是许多文件的一个压缩包。
这个包中的文件按一定目录结构来组织：
通常其根目录下包含有Html和Jsp文件或者包含这两种文件的目录，另外还会有一个WEB-INF目录，这个目录很重要。
通常在WEB-INF目录下有一个web.xml文件和一个classes目录，web.xml是这个应用的配置文件，而classes目录下则包含编译好的Servlet类和Jsp或Servlet所依赖的其它类（如JavaBean）。
通常这些所依赖的类也可以打包成JAR放到WEB-INF下的lib目录下，当然也可以放到系统的CLASSPATH中，但那样移植和管理起来不方便。
在Tomcat中，应用程序的部署很简单，你只需将你的WAR放到Tomcat的webapp目录下，Tomcat会自动检测到这个文件，并将其解压。
你在浏览器中访问这个应用的Jsp时，通常第一次会很慢，因为Tomcat要将Jsp转化为Servlet文件，然后编译。
编译以后，访问将会很快。
另外Tomcat也提供了一个应用：
manager，访问这个应用需要用户名和密码，用户名和密码存储在一个xml文件中。
通过这个应用，辅助于Ftp，你可以在远程通过Web部署和撤销应用。
当然本地也可以。
Tomcat不仅仅是一个Servlet容器，它也具有传统的Web服务器的功能：
处理Html页面。
但是与Apache相比，它的处理静态Html的能力就不如Apache。
我们可以将Tomcat和Apache集成到一块，让Apache处理静态Html，而Tomcat处理Jsp和Servlet。
这种集成只需要修改一下Apache和Tomcat的配置文件即可。
基于Tomcat的开发其实主要是Jsp和Servlet的开发，开发Jsp和Servlet非常简单，你可以用普通的文本编辑器或者IDE，然后将其打包成WAR即可。
Tomcat确实是一个很好的工具，不仅仅因为其免费，功能强大，更因为其开放性。
3.4servlet技术介绍
Servlet是用Java编写的Server端程序，它与协议和平台无关。
Servlet运行于Java－enabledWebServer中。
JavaServlet可以动态地扩展Server的能力，并采用请求－响应模式提供Web服务。
最早支持Servlet技术的是JavaSoft的JavaWebServer。
此后，一些其它的基于Java的WebServer开始支持标准的ServletAPI。
一、Servlet的特点
Servlet是Java技术对CGI编程的回答。
Servlet程序在服务器端运行，动态地生成Web页面。
与传统的CGI和许多其他类似CGI的技术相比，JavaServlet具有更高的效率，更容易使用，功能更强大，具有更好的可移植性，更节省投资。
1、高效
在传统的CGI中，每个请求都要启动一个新的进程，如果CGI程序本身的执行时间较短，启动进程所需要的开销很可能反而超过实际执行时间。
而在Servlet中，每个请求由一个轻量级的Java线程处理（而不是重量级的操作系统进程）。
在传统CGI中，如果有N个并发的对同一CGI程序的请求，则该CGI程序的代码在内存中重复装载了N次；而对于Servlet，处理请求的是N个线程，只需要一份Servlet类代码。
在性能优化方面，Servlet也比CGI有着更多的选择，比如缓冲以前的计算结果，保持数据库连接的活动，等等。
2、方便
Servlet提供了大量的实用工具例程，例如自动地解析和解码HTML表单数据、读取和设置HTTP头、处理Cookie、跟踪会话状态等。
3、功能强大
在Servlet中，许多使用传统CGI程序很难完成的任务都可以轻松地完成。
例如，Servlet能够直接和Web服务器交互，而普通的CGI程序不能。
Servlet还能够在各个程序之间共享数据，使得数据库连接池之类的功能很容易实现。
4、可移植性好
Servlet用Java编写，ServletAPI具有完善的标准。
因此，为I-PlanetEnterpriseServer写的Servlet无需任何实质上的改动即可移植到Apache、MicrosoftIIS或者WebStar。
几乎所有的主流服务器都直接或通过插件支持Servlet。
5、节省投资
不仅有许多廉价甚至免费的Web服务器可供个人或小规模网站使用，而且对于现有的服务器，如果它不支持Servlet的话，要加上这部分功能也往往是免费的（或只需要极少的投资）。
二、Servlet的主要功能
Servlet的主要功能在于交互式地浏览和修改数据，生成动态Web内容。
这个过程为：
客户端发送请求至服务器端；
服务器将请求信息发送至Servlet；
Servlet生成响应内容并将其传给Server。
响应内容动态生成，通常取决于客户端的请求；
服务器将响应返回给客户端；
Servlet看起来像是通常的Java程序。
Servlet导入特定的属于JavaServletAPI的包。
因为是对象字节码，可动态地从网络加载，可以说Servlet对Server就如同Applet对Client一样，但是，由于Servlet运行于Server中，它们并不需要一个图形用户界面。
从这个角度讲，Servlet也被称为FacelessObject。
三、JAVAServlet的优势
Servlet可以和其他资源（文件、数据库、Applet、Java应用程序等）交互，以生成返回给客户端的响应内容。
如果需要，还可以保存请求－响应过程中的信息。
采用Servlet，服务器可以完全授权对本地资源的访问（如数据库），并且Servlet自身将会控制外部用户的访问数量及访问性质。
Servlet可以是其它服务的客户端程序，例如，它们可以用于分布式的应用系统中，可以从本地硬盘，或者通过网络从远端硬盘激活Servlet。
采用ServletTag技术，可以在HTML页面中动态调用Servlet。
ServletAPI与协议无关。
它并不对传递它的协议有任何假设。
像所有的Java程序一样，Servlet拥有面向对象Java语言的所有优势Servlet提供了Java应用程序的所有优势——可移植、稳健、易开发。
使用Servlet的Tag技术，Servlet能够生成嵌于静态HTML页面中的动态内容。
一个Servlet被客户端发送的第一个请求激活，然后它将继续运行于后台，等待以后的请求。
每个请求将生成一个新的线程，而不是一个完整的进程。
多个客户能够在同一个进程中同时得到服务。
一般来说，Servlet进程只是在WebServer卸载时被卸载。
4开发环境介绍
4.1开发环境
操作系统：
MicrosoftWindowsXP
程序语言：
Java2
开发平台：
Java2MicroEdition+Tomcat5.0
开发工具：
SAMSUNGWirelessToolKit2.1+eclipse3.0.1
4.2关于SAMSUNGWirelessToolKit
SAMSUNGWTK（SAMSUNGWirelessToolKit）是SAMSUNG公司针对J2ME推出的用于手机和Palm等移动设备的软件开发包，它通用性高，开发出的应用程序可保证能运行在大部分设备上，具有强大的功能和完善的调试手段，它提供了运行模拟器的最基本组件，是其他IDE需集成采用的必备元素，也可以单独使用。
5客户端模块的开发
5.1综述
客户端部分主要划分为3个界面：
菜单界面，登录界面、游戏界面。
具体实现的功能为：
1、菜单界面：
有如下选项：
进入游戏——进入到用户登录界面；
操作说明——进入说明界面，说明游戏软件的操作方法；
2、登录界面：
得到用户输入的用户名和密码，向服务器提交，如果身份验证成功，界面则跳转到游戏界面，如果身份验证失败，则弹出警告窗口，说明登录失败原因。
3、游戏界面：
用户游戏时看到的界面，负责根据需要画图。
5.2程序的类结构
程序一共有7个类，程序的类结构如图所示：
OmokCanvas
:
Canvas
Omok.
:
MIDlet
ServerConnector
OmokBoard
:
Canvas
Cursor
:
Canvas
Logo
:
Form
Help
:
Form
图3类结构图
5.3游戏的功能流程图
进入游戏后，首先显示的是菜单，有2个命令选项：
进入游戏和操作说明；一个按钮：
退出程序。
选择进入游戏这个命令，则进入到用户登录窗口，如果登录成功，则跳转到游戏界面，如果登录失败，则跳出警告窗口，3秒后返回到登录窗口。
也可以从登录窗口退出程序。
如果选择操作说明命令，则显示操作说明界面，按返回按钮，又回来主菜单。
游戏的功能流程如图所示
图4功能流程图
5.4游戏的实现
5.4.1主类Omok的实现
MIDlet是最核心的类。
MIDlet程序有三种状态：
1、暂停状态
2、运行状态
3、销毁状态
J2ME程序都是从MIDlet类开始执行。
系统在执行MIDlet程序时，首先构造一个MIDlet类型的对象，然后使程序进入到暂停状态，按照生命周期的规定，系统会自动调用MIDlet对象的startApp方法使程序进入到运行状态，开始程序的执行。
图5开始界面
首先，先要创建MIDlet类型的对象，下面来看对象的构造方法：
publicOmok（）{
s
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