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1、Abstract 基于基于 Android 手机的宠物游戏技术研究与实现手机的宠物游戏技术研究与实现 摘摘 要要 在科技文化高速发展的今天，人们对电子游戏娱乐的需求也日益高涨。从 最初的运行于掌上游戏机的“贪吃蛇”和“俄罗斯方块”到如今风靡全世界的 网游无不体现了游戏的魅力。而随着智能手机终端的涌现，更是为电子游戏提 供了高速发展的平台。特别是 iPhone 智能手机和 Android 智能手机的面世，为 掌上休闲游戏与应用提供了更完善的的开发环境。 本文基于 Google 公司为广大智能手机开发者提供的 Android 系统环境，研 究并开发了一款名为“吉祥鸟”的宠物休闲类游戏。该游戏主要是
2、在研究了 Android 系统的 SQLite 数据库、AppWidget 框架、SurfaceView 组件、重力感应 等的基础之上构建游戏数据中心、游戏控制引擎、桌面映射框架、游戏渲染引 擎、电子罗盘，并将它们整合开发出一个具有良好娱乐界面和极强的趣味性的 休闲游戏。 首先，论文介绍了实现宠物游戏的相关理论基础、运行平台和实现技术； 其次，论文重点研究了 SQLite 数据库的技术特点及游戏数据的存取，让本游戏 的大量数据更易整合，提高数据的存取效率；再次，为了让游戏具有较强的视 觉和听觉冲击，本论文研究并融入了图形图像组件和音效组件；另外，论文还 研究并融入了 Android SDK 的
3、变换矩阵和手势操作，使游戏操作更加友好；最 后，论文对游戏的各个模块进行了功能和性能测试。 本文及本游戏最大的特色主要有三点：其一是在 Android 系统的 AppWidget 框架中结合 SQLite 数据库及图形图像处理等组件构建了一款轻松休 闲游戏；其二是在游戏中富有创意的融入了极具趣味的宠物预测、宠物占卜等 娱乐功能，并附带万年历等实用功能；其三是在重力感应的基础上开发出了电 子罗盘。 关键词：Android；宠物游戏；SQLite； 重力感应；游戏渲染 Research and Implementation of pet game based on Android Abstract
4、 With the rapid development of science and technology nowadays, the demands of entertainment video games are growing fast. From the first games that run on the handhelds “Snake“ and “ Tetris”to the now popular around the world online games reflect all the charm of the games. With the emergence of in
5、telligent mobile terminals, a high-speed video game development platform is provided. Especially when the iPhone and Android phones are available, a better development environment for the applications of handheld casual games is more convenient. Based on the Android system environment of Google that
6、 provided for the majority of smartphone developers , this thesis researches and develops a pet casual game which is called “lucky bird“. The game is mainly based on the study of the Androids SQLite database system, AppWidget framework, SurfaceView control and game data center, game control engine,
7、desktop mapping framework, game rendering engine on top of it, with a good view of entertainment interface, and highly interesting. First, the paper introduces the theory of implementation based on pet game, running platform and implementation technology; Secondly, the paper focuses on the technical
8、 characteristics , storage and access to the game data of SQLite database, it makes it easier to integrate the abundant data of this game, more efficiency to improve data storage and access .Again, in order to make the game a strong visual and auditory impact, this paper researches and integrates in
9、to the SurfaceView controls and SoundPool controls; In addition, the thesis also researches and integrates into the Matrix operations and Gesture gestures to make the game more friendly to operate ; Finally, each module of the game is functional and robustness tested. The most two distinguishing fea
10、tures of this paper and game are: one is that this casual game is combined the SQLite database with the SurfaceView controls in the Android framework with AppWidget; the other is that it integrates a highly original Fun fortune telling ,divination and other entertainment features into the game, and
11、comes with calendar and other useful features. Keywords： Android;Pet game;SQLite; Gravity sensing;Game render 目录 目目 录录 摘要I AbstractIII 目 录V 第一章 绪论1 1.1 手机游戏的研究背景1 1.2 国内外手机游戏的研究现状2 1.3 论文主要研究内容5 1.4 论文组织结构5 1.5 小结6 第二章 ANDROID 平台研究7 2.1 Android 特性7 2.2 Android 构架7 2.3 iPhone 平台概述10 2.4 Android 与 iPh
12、one 比较10 2.5 小节11 第三章 ANDROID 手机宠物游戏引擎及相关技术研究 13 3.1 宠物鹦鹉手机游戏概述13 3.1.1 游戏主题创意13 3.1.2 游戏运行机制概述13 3.2 游戏控制引擎15 3.2.1 Activity15 3.2.2 Intent Receiver16 3.2.3 Service17 3.2.4 ContentProvider17 3.2.5 多线程18 3.3 游戏数据中心19 3.3.1 Android 数据存取方式概述19 3.3.2 SQLite 数据库19 3.3.3 SharePreference 存储方式20 3.4 AppWid
13、get 框架 21 3.4.1 AppWidget 概述21 3.4.2 Appwidget 的工作原理21 3.4.3 AppWidget 构建方法22 3.5 游戏界面渲染引擎23 3.5.1 SurfaceView 组件23 3.5.2 帧动画25 3.5.3 矩阵运算25 3.5.4 声音播放组件26 3.5.5 OpenGL ES 3D 渲染技术27 3.6 周易预测学浅析28 3.7 电子罗盘29 3.7.1 重力感应29 目录 3.7.2 罗盘30 3.8 小结30 第四章 宠物鸟游戏的实现31 4.1 宠物鸟游戏的开发工作31 4.2 游戏素材创作31 4.2.1 游戏界面设计
14、31 4.2.2 角色动画的设计33 4.3 软件整体运行流程35 4.4 游戏数据中心的实现36 4.4.1 基于 SQLite 的数据中心实现36 4.4.2 运用 SharePreference 暂存游戏中间结果38 4.5 宠物养成的实现39 4.5.1 游戏动画渲染引擎实现40 4.5.2 游戏操作接口实现42 4.5.3 游戏控制引擎实现44 4.6 AppWidget 映射 45 4.7 宠物预测实现47 4.7.1 宠物预测 UI 设计48 4.7.2 宠物预测功能实现49 4.8 电子罗盘的实现51 4.8 小结53 第五章 游戏测试 53 5.1 测试环境53 5.2 宠物
15、游戏的功能测试53 5.2.1 宠物角色动画渲染测试53 5.2.2 游戏互动娱乐测试55 5.2.3 宠物预测功能测试55 5.2.4 AppWidget 映射测试56 5.2.5 电子罗盘的测试57 5.3 游戏性能测试57 5.4 小结58 第六章 总结与展望59 6.1 总结59 6.2 展望59 致谢61 参考文献63 硕士期间发表软件著作权67 绪论 1 第一章 绪论 1.1 手机游戏的研究背景 自上世纪 80 年代第一部手机诞生以来，随着计算机技术的进步，手机也经 历了从模拟到 GSM、2.5G 再到今天的 3G 手机如此一个发展历程12。特别是进 入 21 世纪后手机的硬件性能
16、得到很大的提高，当前主流手机普遍配有主频 500MHZ 的微处理器和 500MB 容量的存储器。与之同步发展的还有支持手机运行 的手机操作系统，从当初的单片机系统到后来的专用嵌入式系统，到后来开始 为智能手机设计开发出可以更高效管理手机软硬件资源的操作系统2，其中有 不少属于开源项目的手机操作系统。目前全球的智能手机操作系统主要以 Google 公司开发的 Android 系统、苹果公司开发的 iPhone 系统、诺基亚公司 开发的 Symbian 系统、微软公司开发的 WindowsMobile 系统和 Linux 系统为代 表。从图 1.1 为 2010 全球智能手机操作系统市场份额统计，
17、Android 仅仅经过 两三年的发展就抢占了 9%的市场份额，并保持着 2%的增长速度。中国是最大的 手机市场，2010 年的统计数据表明，Android 已取代了 iPhone 成为中国市场额 最大的智能手机操作系统。 图 1.1 2010 全球智能手机操作系统市场份额统计 Android 系统是 Google 公司于 2007 年推出的一款手机操作系统，目前能 安装于 HTC、摩托罗拉、联想、华为等知名品牌手机。它是基于 Linux2.6.1 内 核的一个开源手机操作系统，目前最高版本为 2.3，集成了 GPS 电子地图导航、 重力感应器、多点触控等重要功能，开发者可以开发出丰富的运用。
18、由于 Android 智能手机操作系统是一个开源项目，具有很强的开放性和可扩展性， 吸引了大量的手机软件开发人员为这些手机系统开发应用软件及休闲游戏，极 大的丰富了手机功能。为服务广大的开发人员与谷歌手机用户，谷歌公司在因 特网搭建了一个应用软件商店。开发人员开发出的手机应用软件可以陈列于应 用软件商店中供用户挑选购买，解决了软件工程师最薄弱的软件营销环节，作 为目前广大手机软件工程师最大的创收途径而博得广泛的热衷。 电脑游戏是很多人不可或缺的娱乐活动，八九十年达的“贪吃蛇”和“超 级玛利亚”给大家留下了欢乐的欢乐记忆，也为游戏创作者带来了巨额财富。 近二十年来，随着计算机硬件性能的提升及软件
19、开发者的努力，游戏作品不论 是创意还是视听感觉都有飞跃的发展。当前电脑游戏行业非常繁荣，竞争也非 常激烈，随着智能手机的问世并普及，越来越多的游戏开发人员把目光转向了 手机游戏这个新兴的行业。 手机通常重量轻，随身携带方便，现代人们压力大，非常希望在工作之余， 上下班途中可以通过娱乐来放松自己，此时，手机游戏便能发挥出它轻松休闲 的特点。受手机性能的制约，以往运行于手机之上的游戏一般较为简单，但随 着微电子技术的发展，手机性能越来越优良，现在已经可以开发出类似于 PC 机 上的游戏。特别是随着 3G 移动网络的迅猛发展，可以预料在十年之内目前如火 如荼的网络游戏也将转战至手机平台。 在手机游戏
20、及应用开发方面目前以 Android SDK、J2ME MIDP、Objective C 为主流开发环境。Android SDK 为开发者提供大量全面的 API，有 SQLite 数 据库操作的 API，也有 3D 图形图像框架 OPENGL ES,还有 2D 图形渲染的 SurfaceView。论文在研究了 Android SQLite、图形图像处理、AppWidget 框架、 多点触控接口、多线程等游戏相关技术的基础上融合中国的传统周易文化实现 了一款妙趣横生的宠物休闲游戏。 绪论 3 1.2 国内外手机游戏的研究现状 在手机应用开发领域当前较为火热的有 J2ME 语言、Object C
21、语言和 Android SDK。J2ME4044 作为 Java2 的一个组成部分，以其发展时间长而成为 较为普遍的技术。其最大的优势在于移植性强，使用 J2ME 技术开发的程序，可 以经过简单的修改以后，能在不同厂商的手机上运行。同时由于 Java43语言的 普及从而开发周期大大缩短。但是，也因为兼顾移植性，导致其开发出的功能 受到一定的限制，又因为其运行于 JVM 上并受手机性能的影响所以运行速度普 遍较慢。Object C 语言基于标准的 ANSI C，其语法源于 Smalltalk 消息传递风 格，作为 iPhone 手机上的标准开发语言而受到青睐。相对于 J2ME39 40最大特 点
22、是软件运行效率高速度快，界面也继承了苹果的华丽风格，遗憾的是开发出 的应用软件只能运行于 iPhone 手机上。谷歌与开发手机联盟合作开发的 Android SDK 是近两年诞生的充满活力和生命力的手机开发语言，是一个标准 的、开放的移动电话软件平台，不存在任何以往那种阻碍移动产业创新的专有 权障碍。相对于其他开发语言，Android 最大的优点就是开放性，吸引了众多 的开发者的支持，短短两年时间开发出大量的手机应用软件，丰富了手机的应 用功能。另外对网络友好，支持大部分网络功能，并与 Google 应用无缝结合， 可以轻松获取 Google 服务。 图 1.2 2010 中国移动应用超市各类
23、手机软件下载比例 Android 和手机应用市场正处于起步阶段，市场和消费者需要个接受的过 程，众多开发者也都在积极探索盈利31模式。Android 开发者实现盈利主要依 赖两方面因素，一是全球 Android 手机终端的爆发，另外就是海外付费应用程 序的模式逐渐形成。目前 Android 应用开发个人或团体虽未取得规模盈利，但 也开始逐渐向盈利模式转移，获得不错收益。图 1.2 是中国移动应用软件超市 2010 年的统计数据，消费者下载量最高的依然是应用开发，其次便是游戏开发， 占据 39%的下载量，而传统的增值业务则只占 5%，在移动互联网时代，开发者 纷纷逃离营运商的束缚，转向利润较为丰
24、厚的应用程序和游戏开发。由此图也 可以看出手机游戏软件在消费者中的受欢迎程度，如果想在未来手机应用程序 开发中实现规模则需要加大手机游戏方面的开发力度。 目前在手机上开发出较为成功的游戏主要有 FTG 格斗游戏、PUZ 益智类游 戏、RPG 角色扮演游戏、SLG 模拟/战棋式战略游戏以及体感游戏和宠物养成游 戏六类。其中格斗游戏诞生于街机，曾经的“街霸”是其典型代表。FTG 系统 的核心是对战斗部分进行碰撞检测计算。益智游戏最大的创意是其游戏规则， 玩家需要以自己的智慧对游戏规则进行思考，判断从而通关以获得成就感。PUZ 游戏对玩家操作要求不高是手机游戏中受众面最广的游戏，最具代表是“推箱 子
25、” 。角色扮演游戏是最能与用户共鸣的游戏，开启了一扇通往虚拟现实的大门， 可以让玩家沉浸于打怪升级的快乐之中， “仙剑奇侠传”是其经典代表。RPG39 游戏的核心是代表玩家角色成长的升级系统，游戏都贯穿一个故事情节，所以 其创意是多元的、立体的，让开发者有更广阔的创作空间。战棋类游戏是玩家 在虚拟地图上指挥一定角色与敌方展开战斗，典型的有“地雷战” 。体感游戏主 要依赖手机中的重力感应等装置开发出的新型游戏，玩家可以通过摇晃、旋转、 移动等动作来操作游戏。宠物养成游戏则因为其人性化游戏情节而吸引人们注 意力。 手机游戏研发的重点是游戏情节和游戏界面。游戏情节的创作依赖人的想 象力和创造力，主题
26、及素材可以来源于热门小说也可来古老传说，例如中国的 经典名著“三国志”被日本光荣公司搬去后创作出名噪一时的经典同名游戏。 还有著名网络小说“诛仙”也被创作为当前流行的同名网络游戏。这些文学作 品为手机游戏的开发提供了大量的可创作素材。同时，行业竞争的激烈也导致 雷同的不少游戏情节出现，这就要求创作人员不断发挥才能，构思出更加丰富 的游戏主题。游戏界面方面随着手机性能不断提高的影响，也愈加华丽。从当 初粗糙单色的俄罗斯方块到后来颜色丰富的 2D 游戏，再到现在开始流行的极具 立体效果的 3D 游戏。游戏的操纵方面也有革命性发展，从最初按键操纵到后来 的屏幕多点触控再发展到重力感应操纵。 绪论 5
27、 随着手机游戏37的高速发展，Google 公司对游戏开发越来越重视，在新推 出的 Android2.3 增强了对游戏开发支持力度也提升了多媒体影音和通信功能。 增加了新的垃圾回收和优化处理事件，以提高对游戏的支持能力。原生代码可 直接存取输入和感应器事件、EGL/OpenGL ES、OpenSL ES、新的管理窗口和生 命周期的框架。同时还强化了 SQLite 数据库管理功能，更加方便游戏数据的存 取，相信开发者可以据此创作出更加优秀的游戏作品。 1.3 论文主要研究内容 论文研究了 Android SDK 开发环境23 28以及此环境下的 SQLite 数据库、 AppWidget 框架、
28、SurfaceView 2D 图形渲染技术、Opengl ES 3D 渲染技术等手 机游戏开发相关技术。在本游戏软件中，首先运用 Android 内嵌的 SQLite 数据 库实现游戏数据的存取，为游戏的各功能模块提供数据源。其次运用 SurfaceView 将游戏界面渲染成仿 3D 效果，并提供游戏操纵接口。最后通过 Appwidget 框架的 BroadCast 和 Service 机制，将游戏界面映射至手机桌面， 使用户更直观的体验游戏的精彩。 由于游戏的宠物预测模块涉及的数据库操作，本论文重点研究了两种游戏 数据的存取方式。第一种方式为 Android 内置的 SQLite 数据库，用
29、于存取大容 量的永久性游戏数据，为游戏提供安全稳定的数据源。第二种方式为 Share Preferences,是一个轻量级数据存储，用于暂存游戏的中间数据。两者构成游 戏的数据中心。 此游戏的最大特色是与中国的古老文化“周易”相结合，将预测、占卜等 玄异艺术融入休闲娱乐中。为了在游戏中保持一定的神秘性，本论文还浅层次 的研究了五行、八字、卦象等学说，并顺利的在游戏中实现了这些功能，达到 了现代文明与古老文化向结合的效果。 1.4 论文组织结构 根据课题所涉及到的主要内容，论文共分五章，内容及章节安排如下： 第一章，介绍 Android 手机宠物游戏的研究背景、国内外现状、本论文研 究的主要内容和论文的组织结构。 第二章，介绍了 Android 平台的构架和特性，并与 iPhone 平台进行比较。 第三章，分别介绍了在实现手机宠物游戏的基础理论、需要用到的相关技 术和 Android SDK 开发环境，重点介绍了 SQLite 数据库存储技术和 AppWidget 框架下的 Broadcast 和 Servi