长沙理工大学网络系统课程设计.docx
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长沙理工大学网络系统课程设计
长沙理工大学
《网络系统》课程设计报告
XX
学院专业计算机科学与技术
班级学号
学生姓名指导教师
课程成绩完成日期2014年6月13日
基于JAVA的简单游戏程序设计与实现
学生姓名：
XX指导老师：
XXX
摘要
本课程设计主要实现一个相互交互的游戏，进行游戏执行，客户端与客户端之间相互通讯的程序设计。
在课程设计中，系统开发平台为Windows7，程序设计设计语言采用JAVA，开发工具使用Myeclipse10.0，程序运行平台为Windows7/8/XP。
随着互联网的迅速发展，网络游戏已成为人们生活中不可缺少的一部分，它不仅使人娱乐，也能开发人的智力，本游戏程序实现的是两个人在网络上进行对弈，同时能够进行对话。
关键词程序设计；Myeclipse；JAVA；五子棋
Abstract
Thiscourseisdesignedtoachieveamutualinteractionofthegame,game,communicationsbetweentheclientandtheclientprogramdesign.Incurriculumdesign,systemdevelopmentplatformforWindows7,usingJAVAprogrammingdesignlanguage,developmenttoolsusingMyeclipse10.0,applicationplatformforWindowsXP/7/8.WiththerapiddevelopmentofInternet,networkgamehasbecomeanindispensablepartofpeople'slife,itmakepeoplenotonlyentertainment,alsocandevelopintelligence,thisgameprogramimplementationistwopeopleonthenetworkgame,atthesametimebeabletodialogue.
Keywords:
programdesign;Myeclipse.Java;gobang
1引言
五子棋是起源于中国古代的传统黑白棋种之一。
现代五子棋日文称之为“连珠”，英译为“Renju”，英文称之为“Gobang”或“FIR”（FiveinaRow的缩写），亦有“连五子”、“五子连”、“串珠”、“五目”、“五目碰”、“五格”等多种称谓。
五子棋不仅能增强思维能力，提高智力，而且富含哲理，有助于修身养性。
五子棋既有现代休闲的明显特征“短、平、快”，又有古典哲学的高深学问“阴阳易理”；它既有简单易学的特性，为人民群众所喜闻乐见，又有深奥的技巧和高水平的国际性比赛；它的棋文化源渊流长，具有东方的神秘和西方的直观；既有“场”的概念，亦有“点”的连接。
它是中西文化的交流点，是古今哲理的结晶。
对于五子棋与围棋的关系有两种说法，一说早于围棋，早在“尧造围棋”之前，民间就已有五子棋游戏；一说源于围棋，是围棋发展的一个分支。
在中国的文化里，倍受人们的青睐。
古代的五子棋的棋具与围棋相同，纵横各十七道。
五子棋大约随围棋一起在我国南北朝时先后传入朝鲜、日本等地。
Java是一种应用于分布式网络环境中的程序设计语言，由Sun微系统公司开发。
Java语言广为人知，得益于Internet的迅猛发展。
特别是Applet在Web上的应用吸引了更多人们对Java语言的关注，人们开始了解并使用这种神奇的语言。
1.1课程设计预期
（1）实现服务器端以及客户端的功能。
（2）游戏界面朴素美观。
（3）棋子样式采用传统样式，黑色和白色。
（4）客户端的信息交流完全通过服务器传递完成。
1.2课程设计内容
本次课程设计主要分为客户机和服务器两部分的设计，其中在服务器端可以创建待机室供其它未处于下棋状态的人们使用，也可以创建另一个房间，供下棋的两个人使用。
我们将通过标记号码来区别待机室与下棋室。
即用0标记待机室，其它房间使用0以上的自然数来标记。
如图1.2.1，客户机向服务器发送消息（a）,与客户机连接的线程将收到的消息转发给消息广播者（b）。
然后，消息广播者会负责跟踪具有与客户机1相同的房间号的线程，并将消息传播给它们。
图1.2.1
1.3课程设计过程
1）理论知识学习：
本课程设计主要参考谢希仁编著的《计算机网络（第6版）》[1]，语言方面采用的是徐明浩[韩]编著的《Java编程基础,应用与实例》[2]。
理论知识是一切研究设计的基础，所以扎实基础为研究设计的第一步，然后才开始进行设计。
2）分析和撰写文档：
本课程设计的大体分为创建通讯协议，网络五子棋游戏服务器端，网络五子棋游戏客户端三部分的设计。
编写好程序代码，进行编译，发现问题并且解决问题。
3）分析结果并得出结论：
最后一部分则是对编码编译，执行，看是否达到预期效果，若没有达到，则根据运行结果思考今后编程中需要注意的问题，代码格式和规范等。
1.4编程环境
1）软件方面：
测试程序在Windows7下的Myeclipse10.0环境中编写并测试。
2）硬件方面：
测试数据的生成及结果在第4代CPU酷睿i5-4200U、AMDRadeonHD
8670M、4GB内存的微机生成和通过。
3）编程语言：
选用语言为Java。
2总体设计与实现
2.1通信协议
为保证服务器与客户机正常的通信，我们需要确定所交换的信息属于何种类型。
例如，客户机向服务器提出进入某个房间的请求后，服务器必须确认所请求的房间是否允许它进入，然后，发送相应的消息给客户机。
对于消息，我们可以采用“[消息类型]+内容”的形式。
假若想进入第20号房间，那么，它需要向服务器发送消息“[ROOM]20”。
如果第20号房间允许进入，那么，服务器在进行了某些处理后会向客户机传送消息“[ROOM]20”。
相反，若20号房间禁止入内，则服务器将向客户机发送“[FULL]”消息。
游戏中的消息类型见表2.1.1和表2.1.2。
表2.1.1客户机的消息
客户机端消息类型
说明
[NAME]小明
发送玩家的名字
[ROOM]20
请求进入20号房间
[MSG]字符串
发送聊天信息
[START]
通知已做好游戏开始的准备
[DROPGAME]
宣布弃权
[STONE]57
通知将妻子置于（5,7位置）
[WIN]
宣布获胜
[STOPGAME]
通知终止游戏
表2.1.2服务器的消息
服务器端消息类型
说明
[EXIT]小明
通告小明退出房间
[ENTER]小明
通告小明进入房间
[STONE]57
通知对方已在（5,7）位置放置了棋子
[COLOR]BLACK
通知开始时，通知黑棋已被选中
[COLOR]WHITE
游戏开始时，通知白棋已被选中
[ROOM]20
通知玩家已经进入20号房间
[FULL]
通知房间都已满员
[DROPGAME]
通知对方已弃权
[WIN]
通告已经获胜
[LOSE]
通知游戏失败
[DISCONNECT]
通知对方已经掉线
[PLAYER]
发送当前房间中的用户名
名字间使用tab键分割
例:
[PLAYER]小明\t小红\t小花
2.2五子棋游戏服务器端
服务器端主要有3个类:
OmokServer类、Omok_Thread类（线程类）、和BManager类
（消息广播者）。
OmokServer类在收到客户机的连接请求后，将创建新的套接字，并使其与客户机连接，然后启动线程，并将线程添加至BManager对象中。
PrivateBManagerbMan==newBManager（）;//消息广播者对象
…
While（true）{
Socketsocket=server.accept（）;//获取套接字
Omok_Threadot=newOmok_Thread（socket）;//创建线程
ot.start（）;//启动线程
bMan.add（ot）;//添加线程
…
}
Omok_Thread对象不仅可以获取套接字、输入输出流，而且它还提供了有关客户机的信息，例如客户机的名称、房间号、游戏开始与否等。
这是因为我们需要确定消息的来源及要在某个房间传播的消息。
并且，消息广播者也需要参照线程对象的房间号，以便将消息发送至某个房间中。
2.3五子棋客户端
客户端首先要实现五子棋盘（OmokBoard类）。
五子棋盘继承了画布类，它内嵌于框架窗口中，拥有15*15个格子。
为了响应用户的下棋动作，五子棋盘必须能够响应鼠标事件，并且它必须拥有输出流，用以向对手传递当前棋手的下棋信息。
程序中也有多种方法用来实现绘图操作。
然而，程序中最重要的部分就是如何决定胜负。
横、竖或者对角线向上拥有五颗同颜色的棋子时，即为胜利。
看图2.3.1，首先在1、2、3、4号位置各放置一颗黑色棋子。
如果黑方最后一颗棋子放在5号位置，则黑方在横向上五子连珠，黑方胜。
程序的实现:
在放下5号棋子后，首先程序要计算出它左边连在一起的黑色棋子个数。
其左边已放有1、2和3号棋子，且都是连在一起的，所以5号棋子左边相连的黑色棋子有一颗。
然后，再计算5号棋子右边连在一起的黑色棋子个数。
如图，5号棋子右边有4号。
因此，5号棋子左边、右边还有其本身合起来总共五颗黑色棋子，黑方获胜。
图2.3.1
map是一个二元数组，用于保存棋子的位置。
如果在（2,3）位置上有一颗黑色棋子，则向数组元素map[2][3]赋入BLACK（=1）；若为白棋，则将WHITE（=-1）值代入。
并且，如果某个位置没有任何棋子，则向对应的数组元素中赋0值。
map[2][3]=BLACK;//在（2，3）位置上，放置黑色棋子
map[5][5]=WHITE;//在（5，5）位置上，放置白色棋子
map[10][10]=0;//在（10，10）位置上，没有棋子
count（）方法用来查找并计算连载一起的棋子的个数。
p为基准坐标，dx、dy分别为表示横向与竖向的变量。
col代表棋子的颜色。
若dx为-1，dy为0，则计算左边连续棋子的个数；若dx为1，dy为1，则计算左下到右上对角线方向上连续棋子的个数。
dx与dy只取-1、0、1三个值之一。
下面是count（）方法的代码。
privateintconut（pointp,intdx,intdy,intcol）{
inti=0;
for（;map[p.x+（i+1）*dx][p.y+（i+1）*dy]==col;i++）
{}
return1;
}
check（）方法会调用count（）方法，用来判断是否五子连珠。
其代码如下。
privatebooleancheck（pointp,intcol）{
if（count（p,1,0,col）+count（p,-1,0,col）==4）//横向检查
returntrue;
if（count（p,0,1,col）+count（p,0,-1,col）==4）//竖向检查
returntrue;
if（count（p,-1,-1,col）+count（p,1,1,col）==4）//对角线方向检查
returntrue;
if（count（p,1,-1,col）+count（p,-1,1,col）==4）//对角线方向检查
returntrue;
returnfalse;
3.程序的测试
3.1服务器端的建立
在Myeclipse10.0中运行服务器代码，截图如图3.1.1。
图3.1.1
3.2客户机端的运行
在Myeclipse10.0中执行客户机代码，截图如图3.2.1。
右下角显示已经连接到服务器。
图3.2.1
3.3五子棋游戏完整执行
在Myeclipse10.0中完整执行游戏，如图3.3.1
图3.3.1
双方进行下棋，并且在右下方进行了通讯。
4.结束语
Java作为一种分布式和可移植的计算机语言，在网络软件开发上有着特别的优点。
它开发方便、快捷，安全性高，对以往复杂的功能，尤其是网络通信等方面，实现起来简洁明了，在网络编程领域有着巨大的发展潜力。
这次Java课程设计完成了一个网络五子棋的设计和开发。
包括服务器和客户端。
不同的用户使用客户端，利用服务器相连。
实现了用户在Internet上任何地方与别人进行五子对战。
网络五子棋的实现用到了网络套接字和多线程的相关知识。
服务器创建服务器Socket，并处于监听状态。
客户端向服务器发出申请，服务器接受后，利用输入输出流进行通信。
并开始一个线程，处理与这个相连的客户端在游戏过程的数据传输、控制等。
进行五子棋的一个主要算法就是判断输赢。
这里采用计算落下棋子的横、竖及对角线方向的同色棋子的个数来实现。
当个数为５时为胜。
服务器与客户端在通信过程中，双方如何知道发送信息的意义呢？
这里发送的信息采用“[消息类别]+内容“的格式。
服务器和客户端通过分析“消息类别”来采取不同的方法处理发送的数据。
通过这次课程设计，加深了我对Java网络编程和多线程编程方面的了解。
网络五子棋基本实现了网络对战的功能，但只能通过网络，没有实现人机对战的功能。
也没有添加“禁手”规则。
这时是已后要改进的地方。
参考文献
[1]谢希仁计算机网络（第6版）.电子工业出版社，2013
[2]（韩）徐明浩Java编程基础、应用与实例.人民邮电出版社，2006
[3]王吴迪，赵枫朝Java开发与应用.电子工业出版社，2006
附录程序代码
OmokServer.java
import.*;
importjava.io.*;
importjava.util.*;
publicclassOmokServer{
privateServerSocketserver;
privateBManagerbMan=newBManager（）;
privateRandomrnd=newRandom（）;
publicOmokServer（）{}
voidstartServer（）{
try{
server=newServerSocket（7777）;
System.out.println（"服务器套接字已被创建."）;
while（true）{
Socketsocket=server.accept（）;
Omok_Threadot=newOmok_Thread（socket）;
ot.start（）;
bMan.add（ot）;
System.out.println（"连接数:
"+bMan.size（））;
}
}catch（Exceptione）{
System.out.println（e）;
}
}
publicstaticvoidmain（String[]args）{
OmokServerserver=newOmokServer（）;
server.startServer（）;
}
classOmok_ThreadextendsThread{
privateintroomNumber=-1;
privateStringuserName=null;
privateSocketsocket;
privatebooleanready=false;
privateBufferedReaderreader;
privatePrintWriterwriter;
Omok_Thread（Socketsocket）{
this.socket=socket;
}
SocketgetSocket（）{
returnsocket;
}
intgetRoomNumber（）{
returnroomNumber;
}
StringgetUserName（）{
returnuserName;
}
booleanisReady（）{
returnready;
}
publicvoidrun（）{
try{
reader=newBufferedReader（newInputStreamReader（socket.getInputStream（）））;
writer=newPrintWriter（socket.getOutputStream（）,true）;
Stringmsg;
while（（msg=reader.readLine（））!
=null）{
if（msg.startsWith（"[NAME]"））{
userName=msg.substring（6）;
}
elseif（msg.startsWith（"[ROOM]"））{
introomNum=Integer.parseInt（msg.substring（6））;
if（!
bMan.isFull（roomNum））{
if（roomNumber!
=-1）
bMan.sendToOthers（this,"[EXIT]"+userName）;
roomNumber=roomNum;
writer.println（msg）;
writer.println（bMan.getNamesInRoom（roomNumber））;
bMan.sendToOthers（this,"[ENTER]"+userName）;
}
elsewriter.println（"[FULL]"）;
}
elseif（roomNumber>=1&&msg.startsWith（"[STONE]"））
bMan.sendToOthers（this,msg）;
elseif（msg.startsWith（"[MSG]"））
bMan.sendToRoom（roomNumber,"["+userName+"]:
"+msg.substring（5））;
elseif（msg.startsWith（"[START]"））{
ready=true;
if（bMan.isReady（roomNumber））{
inta=rnd.nextInt
（2）;
if（a==0）{
writer.println（"[COLOR]BLACK"）;
bMan.sendToOthers（this,"[COLOR]WHITE"）;
}
else{
writer.println（"[COLOR]WHITE"）;
bMan.sendToOthers（this,"[COLOR]BLACK"）;
}
}
}
elseif（msg.startsWith（"[STOPGAME]"））
ready=false;
elseif（msg.startsWith（"[DROPGAME]"））{
ready=false;
bMan.sendToOthers（this,"[DROPGAME]"）;
}
elseif（msg.startsWith（"[WIN]"））{
ready=false;
writer.println（"[WIN]"）;
bMan.sendToOthers（this,"[LOSE]"）;
}
}
}catch（Exceptione）{
}finally{
try{
bMan.remove（this）;
if（reader!
=null）reader.close（）;
if（writer!
=null）writer.close（）;
if（socket!
=null）socket.close（）;
reader=null;writer=null;socket=null;
System.out.println（userName+"已断线."）;
System.out.println（"连接人数:
"+bMan.size（））;
bMan.sendToRoom（roomNumber,"[DISCONNECT]"+userName）;
}catch（Exceptione）{}
}
}
}
classBManagerextendsVector{
BManager（）{}
voidadd（Omok_Threadot）{
super.add（ot）;
}
voidremove（Omok_Threadot）{
super.remove（ot）;
}
Omok_ThreadgetOT（inti）{
return（Omok_Thread）elementAt（i）;
}
SocketgetSocket（inti）{
returngetOT（i）.getSocket（）;
}
voidsendTo（inti,Stringmsg）{
try{
PrintWriterpw=newPrintWriter（getSocket（i）.getOutputStream（）,true）;
pw.println（msg）;
}catch（Exceptione）{}
}
intgetRoomNumber（inti）{
returngetOT（i）.getRoomNumber（）;
}
synchronizedbooleanisFull（introomNum）{
if（roomNum==0）returnfalse;
intcount=0;
for（inti=0;iif（roomNum==getRoomNumber（i））count++;
if（count>=2）returntrue;
returnfalse;
}
voidsendToRoom（introomNum,Stringmsg）{
for（inti=0;iif（roomNum==getRoomNumber（i））
sendTo（i,msg）;
}
voidsendToOthers（Omok_Threadot,Stringmsg）{
for（inti=0;iif（getRoomNumber（i）==ot.getRoomNumber（）&&getOT（i）!
=ot）
sendTo（i,msg）;
}
synchronizedbooleanisReady（introomNum）{
intcount=0;
for（inti=0;iif（roomNum
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