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1、基于Android平台的手机游戏的设计与实现西安科技大学硕士学位论文 基于Android平台的手机游戏的设计与实现 姓名：崔浩然申请学位级别：硕士 专业：信号与信息处理 指导教师：孙弋2011论文题目：基于 Android 平台的手机游戏的设计与实现专 业：信号与信息处理研 究 生： （签 名） 指导老师： （签 名） 摘 要近年来，随着 3G 移动互联网络的发展，智能手机的普及率越来越高，各种智能手 机操作系统相继出现。Android 操作系统作为谷歌公司为移动平台打造的开源操作系统， 是真正开放和完整的移动软件，也是最有发展潜力的智能手机操作系统。基于 Android 系统的手机游戏，是

2、Android 应用软件中的最重要的组成部分，有着庞大的用户人群， 也必将有巨大的发展潜力。有人已这样预言，Android 手机游戏将是游戏产业的下一个 阶段，是手机游戏的未来。本文首先提出了 Android 游戏开发的总体框架，研究并总结了 Android 游戏开发涉 及的一些关键技术，包括 Android 游戏开发多线程技术、Android 游戏开发的图形处理 技术以及 Android 游戏开发中的碰撞检测技术。在此基础上，本文设计实现了基于 Android 平台的手机游戏“飞行战”。该游戏的总体功能架构由控制调度模块、逻辑计 算模块、数据存储模块、图形界面模块、声音播放模块以及短信付费模

3、块组成。控制调 度模块主要通过 Activity 来实现，在其中通过 Handler 机制实现了控制各个界面的切换； 逻辑计算模块主要处理内部和外部事件，在其中重点实现了碰撞检测和游戏人工智能的 跟踪算法；数据存储模块重点实现了游戏的地图类；图形界面模块重点实现各个界面的 绘制，其中涉及双缓冲绘图技术、游戏界面横屏滚动技术、加载界面进度条技术等关键 技术的实现。除此之外还设计实现了游戏的声音播放模块和短信付费模块，用来为游戏 加入音效和模拟实现发送短信的游戏付费方式。本游戏最终向 Android 手机进行了移植，经测试，游戏的基本功能均实现，并且运 行流畅，画面效果较好，具备一定的可玩性。本文

4、所展示的 Android 游戏开发的整个过 程和提出的开发框架对 Android 游戏开发具有一定的参考意义。关 键 词：Android，手机游戏，Activity，碰撞检测，游戏 AI，XML研究类型：应用研究Subject : The Design and Realization of Mobile Game Based on AndroidPlatformSpecialty : Signal and Information ProcessingName : （Signature） Instructor : （Signature） ABSTRACTIn recent years, as d

5、evelopment of the 3G Mobile Internet, the penetration rate of smartphone gets higher, various smartphone operating systems have come out. Android operating system for mobile platform made by Google company is open source operating system and truly open and integrity mobile software, which is also kn

6、own as the most potential smartphone operating system. The mobile games based on the Android operating system are the main part of Android application software, with a huge number of the user crowd. It is to have great development potential. Someone has such predictions, Android mobile games will do

7、minate the next stage of the game industry and be the future of mobile game.Firstly in this paper the Android game development framework is put forward. Some key technologies which the Android game development involves are summarized, including the multithreading technology applied in the Android ga

8、me development, the graphics processing technology in Android game development and the collision detection technology applied in Android game development. On this basis, the mobile game named flight war based on the Android platform is designed and realized. Overall function structure of this game i

9、s constructed by a control scheduling module, logic computation module, data storage module, graphical interface module, sound broadcast module and SMS pay module. Control scheduling module is mainly realized through Activity class in which every interface is switched by Handler mechanism. Logic cal

10、culation module mainly deals with internal and external events, in which the collision detection and game artificial intelligence tracking algorithm is mainly realized. Data storage module mainly realizes the Map class of the game. Graphical interface module mainly realize drawing each interface whi

11、ch involves double buffering drawing technology, horizontal screenrolling technology in the game interface, progress bar technology in the loading interface and such as key realization techniques. In addition sound broadcast module and SMS pay module is designed and realized which put sound effects

12、and simulate realizing game payment by sending SMS.The game realizes the transplantation into Android phone finally, according to the test, the game realizes its basic functions, and runs fluently, whose picture effect is pretty good and have a part of gameplay. In this paper entire design process f

13、or Android games and the development framework for Android games are useful to the development of Android games.Key words ：Android Mobile Game Activity Collision detectionGame AI XMLThesis : Application Research学 位 论 文 独 创 性 说 明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他

14、人或集团已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学 或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中做了明确说明并表示了谢意。学位论文作者签名： 日期：学 位 论 文 知 识 产 权 声 明 书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间 论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或 机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学

15、位论文研究课 题在撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名： 指导教师签名：年 月 日1 绪论1.1 课题研究背景1.1.1 手机游戏的发展手机游戏(Mobile Game或Wireless Game)，是指消费者利用随身携带并具有无线网 络联机功能的智能移动终端设备，能随时随地来进行的游戏。手机游戏最大的特点是其 随时随地进行游戏的便利性。这些年来，手机游戏市场有了很大的发展，手机游戏已成 为使用率最高的手机娱乐应用，占到各种手机娱乐应用比例的 78.4%。在日本，手机游 戏市场经历多年的稳定增长，市场规模已经超过了 850 亿日元1。在美国，

16、手机游戏作 为美国手机用户最喜欢的移动应用之一，在iPhone和Android等智能终端推出后发展迅 速。而在中国，根据易观智库产业数据库最新发布的2010 年第 4 季度中国手机游戏市 场季度监测数据显示，我国 2010 年手机游戏市场规模已达到 32.9 亿元，继续保持了 较快的发展。通过图 1.1，我们能看出近些年来我国手机游戏市场的发展。图 1.1 近几年中国手机游戏市场规模的发展从上面的图可以看出，中国手机游戏的市场规模在近几年内一直保持了较快的发 展，而且这几年的发展速度越来越快。预计到 2012 年，市场规模将达到 65 亿元，同比 将增长 66.7%。1.1.2 Android

17、 手机游戏平台Android是Google于 2007 年 11 月 5 日宣布的基于Linux平台的开源手机操作系统， 号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件2。自从Google发布智能手机 Android操作系统平台(2008 年 9 月首款Android智能手机G1 上市)以来，Android平台一 直以惊人速度挺进，并支持Android智能手机迅速进入领先行列。Android在全球智能手 机市场上的份额已从去年第五位(3.9%)跃进到现在的第二位(25.5%)，今年 3 季Android 手机销量比去年同期增长 1309%。国内外很多市场分析员一致认为，Android到明年

18、有 望争得第一的位置(迄今Android在北美、亚洲智能手机市场均已位居第一)。迄今Android 是智能手机市场上最大的赢家，是销售增长最快、最成功的竞争者。游戏作为 Android 平台最主要的应用，预示着随着 Android 手机用户数量的增多， 基于 Android 平台的手机游戏在未来将有巨大的市场潜力，虽然现阶段在国内研究开发 Android 手机游戏的人数并不多，但移动互联网业界的许多人士都对 Android 手机游戏 未来的发展表示乐观态度，更有业界精英表示，Android 手机游戏是游戏产业的下一个 阶段，也是手机游戏的未来。1.2 课题研究意义1.2.1 Android 手

19、机平台的优势现在常见的智能手机平台有：Symbian、Windows Mobile、PALM、Blackberry、iPhoneOS 等。Android 平台的优势主要体现在以下方面。 (1)开放性Android 平台是开放性的平台，允许任何移动终端厂商加入到 Android 联盟中来。 显著的开放性可以使其拥有更多的开发者，随着用户和应用的日益丰富，一个崭新的平 台也将很快走向成熟。开放性对于 Android 的发展而言，有利于积累人气，这里的人气包括消费者和厂商， 而对于消费者来讲，最大的受益正是丰富的软件资源。开放的平台也会带来更大竞争， 如此一来，消费者将可以用更低的价位购得心仪的手机

20、。(2)挣脱运营商的束缚 在过去很长的一段时间，手机应用往往受到运营商制约，使用什么功能接入什么网络，几乎都要受到运营商的控制。自从 Android 上市，用户可以更加方便地连接网络， 运营商的制约减少。随着 EDGE、HSDPA 这些 2G 至 3G 移动网络的逐步过渡和提升， 手机随意接入网络已不再是运营商口中的笑谈。(3)丰富的硬件选择这一点还是与 Android 平台的开放性相关。由于 Android 的开放性，众多的厂商会推出千奇百怪，功能特色各异的多种产品。功能上的差异和特色，却不会影响到数据同 步、甚至软件的兼容。例如你从诺基亚 Symbian 风格手机一下改用苹果 iPhone

21、，同时还 可将 Symbian 中优秀的软件带到 iPhone 上使用、联系人等个人资料更是可以方便地转 移。(4)开发手机软件不受任何限制Android 平台提供给第三方开发商一个十分宽泛、自由的环境。因此不会受到各种 条条框框的阻扰，可想而知，如此一来会有多少新颖别致的软件诞生。(5)无缝结合的 Google 应用如今叱咤互联网的Google已经走过了 10 年度的历史。从搜索巨人到全面的互联网 渗透，Google服务如地图、邮件、搜索等已经成为连接用户和互联网的重要纽带，而 Android平台手机将无缝结合这些优秀的Google服务3。正因为 Android 具有以上的优越性，所以 20

22、10 年末数据显示，仅正式推出两年的 Android 操作系统就将要超越称霸十年的诺基亚 Symbian OS 系统，使之跃居全球最受欢 迎的智能手机平台。1.2.2 Android 手机游戏的市场价值随着计算机技术和移动通信技术的快速发展，手机用户的数量越来越多，用户在挑 选手机设备的时候己经不再拘泥于基本的通话功能。而新的技术从某种程度上提高了手 机设备处理数据的能力，因而可以在手机上添加许多新的功能，以满足用户多样性需求。 为此已经有越来越多的研发机构或部门着手研究开发手机应用软件。手机游戏作为手机上的应用软件类型之一，更是深受广大用户的喜爱。由于手机硬 件资源有限、屏幕小、游戏时间短等

23、特点，使得手机很适合运行那些剧情简单、操作方 便、有益于提高敏捷性和智力开发的游戏。Android平台上的游戏相比应用软件，不需要进行严格的市场细分，不需要针对目标 用户量身定制。这是因为游戏玩家的核心需求是统一的，那就是：娱乐与打发时间(乃 至更高层面的竞技需求和群体认同需求)，这种需求附着于特定的社会发展阶段，不受 地域的限制，甚至于能够穿透文化壁垒。因此，绝大多数种类的游戏都具备传染性与普 适性，每一个售出的游戏都将会点燃周围潜在玩家的激情，最终吞噬整个需求市场。由 此可知，几乎每一个Android手机用户都是游戏的需求者，都是潜在的顾客，现今的1000 多万Android用户不过是冰山

24、一角，随着Android手机市场进一步壮大，游戏的市场容量 将具备更大的增长空间。综上所述，Android平台相比其他智能手机平台有许多优势，这些优势使Android发 展迅速，而Android游戏作为Android手机最主要的应用，其市场价值有目共睹。鉴于现阶段Android游戏研究开发的人数较少，游戏产品数量也较小的现状，对Android游戏的研究具有很大的意义，不仅仅需要研究Android游戏开发中的图形图像、人工智能等关 键技术，更重要的是研究Android游戏的开发框架，以及Android游戏开发不同于别的平 台游戏开发的相关技术实现等内容。1.3 本文主要工作及章节结构本文首先阐述

25、了 Android 操作系统的框架结构和其应用程序的构成，并描述了 Android 应用程序的生命周期，然后重点分析了 Android 游戏开发中涉及的几个关键技 术，包括游戏开发的多线程技术、Android 图形处理技术和游戏中的碰撞检测技术，并 且提出了 Android 游戏开发的基本框架。文章的最后设计开发了“飞行战”游戏，首先设计出了游戏的总体功能架构和游戏 的主要流程，接着分别实现了游戏的控制调度模块、逻辑计算模块、数据存储模块、图 形界面模块、声音播放模块和短信付费模块。控制调度模块主要通过 Activity 来实现， 在其中通过 Handler 机制实现了控制各个界面的切换；逻辑

26、计算模块主要处理内部和外 部事件，在其中重点实现了碰撞检测和游戏人工智能的跟踪算法；数据存储模块重点实 现了游戏存档技术；图形界面模块重点实现各个界面的绘制，其中涉及双缓冲绘图技术、 游戏界面横屏滚动技术、加载界面进度条技术等关键技术的实现。除此对声音播放模块 和短信付费模块的实现也做了介绍。上述整个过程展示了 Android 游戏开发的全过程，并对游戏设计中关键技术的实现 做了详细的阐述。本文的组织结构如下：第一章 绪论 论述了本课题的研究背景和意义，介绍了本文的主要工作和组织结 构。第二章 Android 平台概述 重点介绍了 Android 操作系统的框架结构和其应用程序 的主要构成，并

27、分析了 Android 应用程序的生命周期。第三章 Android 手机游戏开发关键技术的研究 首先介绍了手机游戏的开发流程， 重点研究了 Android 手机游戏的开发框架以及开发涉及的几个关键技术。第四章 Android 手机游戏“飞行战”的设计 首先描述了游戏需要实现的功能，然 后叙述了本游戏的主要流程，最后设计出了游戏的总体功能架构，按功能把游戏分为几 个模块，并设计了各个模块主要负责实现的具体功能。第五章 Android 手机游戏“飞行战”的实现 本章主要讲述了游戏各个功能模块的 实现过程，重点论述了最主要的三个模块(控制调度模块、逻辑计算模块和图形界面模 块)的实现过程，并在其中对

28、关键技术的运用作了阐述。第六章 结论 对本文做了总结，对自己今后需进一步研究的内容做了展望。2 Android 平台概述本章对 Android 开发平台做介绍，在简单介绍 Android 操作系统的基础上，将讲述 其特性和系统框架，并将在最后重点对其应用程序的主要构成和生命周期做介绍。2.1 Android 操作系统简介Android 是谷歌公司于 2007 年 11 月 5 日宣布的基于 Linux 平台的开源手机操作系 统的名称，号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件，该平台包括移动 电话工作所需的全部软件，而且不存在任何以往阻碍移动产业创新的专有权障碍。谷歌公司与开放手机联盟

29、合作开发了Android，该联盟由包括中国移动、摩托罗拉、 高通和T-Mobile等 30 多家技术和无线应用的领军企业组成。谷歌公司通过与运营商、 设备制造商和开发商结成合作伙伴关系，借助其优势建立标准化、开放式的移动电话软 件平台，从而在移动产业领域内形成一个真正开放的生态系统。Android作为谷歌公司 企业战略的重要组成部分，将进一步推进“随时随地为每个人提供信息”这一目标的实 现，并最终能让移动设备不依赖于设备甚至平台4。2.2 Android 操作系统特性Android 操作系统主要包括如下特性： 应用框架：用于开发可重用可替代的组件。Dalvik 虚拟机：Android 采用的

30、Java 虚拟机是自主开发的代号为 Dalvik 的虚拟机， 在保证 API 方面兼容的同时 Dalvik 针对移动手机进行了大幅优化，占用资源更小，运 行效率更高。集成的浏览器：基于开源的引擎 WebKit。 优化的图形：强大的自定义二维图形库。基于 OpenGL ES 1.0 标准的 3D 图形功能，在移动 3D 开发中有着至关重要的地位。SQLite 数据库：SQLite 提供结构化的数据存储。它是一款轻型免费的且开源的数据 库，设计目标是嵌入式的。它具备占用资源低、需要的内存空间少、处理速度较快，并 且还支持事务处理功能等优点。多媒体支持：支持各种通用的音视频和静态图像格式(MPEG4

31、、MP3、JPG、PNG、GIF、AAC、H.264、AMR)。GSM 技术：(依赖硬件)Global System for Mobile Communications,全球移动通讯系 统,俗称全球通,是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移 动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。蓝牙，EDGE，3G,and Wi-Fi：(依赖硬件)蓝牙和 Wi-Fi 都是一种短距离的无线连接技术，在短距离内可以实现话音和数据的无线传输。EDGE(Enhanced Data Rate forGSM Evolution)，是增强型数据速率 GSM 演进技术。Camera，GPS，

32、Compass，and Accelerometer：(依赖硬件)GPS(Global Positioning System)，即全球定位系统。它是一个由覆盖全球的 24 颗卫星组成的卫星系统。Compass 是一个开放源代码的 Java 搜索引擎框架。强大的开发环境：包括一个设备模拟器，调试工具，内存和性能检测，以及 EclipseIDE 的开发插件。Eclipse 是个集成开发环境。2.3 Android 操作系统框架结构Android 作为一个开源的移动设备的平台，其软件层次结构自上而下分为四个层次， 分别是：应用程序(Application)、应用程序框架(Application Framework)、各种库 (Libraries)和 Android 运行环境(RunTime)、Linux 内核(Linux Kernel)。图 2.1 Google 手机操作系统平台-Android