Marelles，中文名九子棋、直棋，是一款双人对战的益智棋盘类游戏，最早可追溯至罗马帝国时期。因其棋盘、棋子布置简单、可玩性高，是一款比较流行的游戏。
游戏棋盘由24个格点组成，棋盘如下图所示。两名玩家分别执黑、白，最初各有九个棋子，称为”士兵“。玩家通过移动”士兵“形成”军队“（即连续的三个棋子连成一条水平或竖直的直线）时，可以拿掉对方的一个棋子。当某一方玩家只剩两名“士兵”，或者玩家剩余的士兵不能移动时，则失败。
游戏共分为三个阶段：
- 棋子放置阶段：棋盘起初为空。两名玩家决定谁先开始，轮流在空闲的格点处放置棋子。在放置过程中，如果有一方形成了连续的水平或竖直的三个棋子（称为“三连”），则可以从对方已放置的棋子中移除一个到游戏外。移除时，必须先移除没有形成一行或一列的棋子。双方轮流放置直到都放置过了九枚棋子。
- 棋子移动阶段：玩家交替进行棋子移动。棋子移动时只能将自己一方的一枚棋子移动到相邻的空闲的格点处。如果移动棋子使得自己一方形成了一个“三连”，则该玩家需要立即选择对方玩家任意一枚棋子移出游戏。当某方玩家只剩三枚棋子时，进入第三阶段。
- 棋子跳跃阶段：当某方玩家只剩三枚棋子时，他可以不受“每次移动只能选择相邻空闲位置”的限制，而可以将自己的任意一枚棋子移动到任意空闲格点。当某方玩家只剩两枚棋子时，该玩家失败。
- 游戏界面设计：使用Java Swing组件进行GUI开发，游戏可以分为主页面、棋盘面板、状态面板、游戏进程面板等区域。当点击“玩家信息”、“游戏帮助”等按钮时，将会弹出提示窗口。
- 游戏进程进行：使用stepState模型来保存每个玩家每一步的信息，当落子、吃子时将修改模型内容，当游戏结束时会将模型内容保存至数据库中。
- 玩家信息管理：使用MySQL作为数据库管理玩家信息。当玩家进入棋盘所在页面时，需要输入昵称。如果昵称未被使用过则自动新建用户。
- 多人游戏模式：使用socket作为双人对战的基础。多人对战时MarellesServer默认预留20个连接槽，当玩家请求创建房间时，游戏服务器为其分配一个Handler。当玩家请求连接时，游戏服务器也为其分配一个Handler并将其与目标游戏房间建立关联，以实现数据通信。
综合利用socket、GUI设计、数据库等所学知识，尝试使用设计模式，实现一款双人对战游戏。
首先为鼠标注册回调函数。此处进行判断，当点击位置处于允许落子格点周围的圆形区域时，这一点击行为才会判定成为有效点击，并激发trigger函数。
private void register(MouseEvent e, int eventCode){
int x = e.getX();
int y = e.getY();
boolean found = false;
for (int i = 1 ; i <= 7 && !found; i++){
if (Math.abs(i*edge-x) > edge) continue;
for (int j = 1; j <= 7 && !found; j++){
if (Math.abs(j*edge-y) > edge) continue;
if (((x-edge*i)*(x-edge*i)+(y-edge*j)*(y-edge*j)) < (edge*edge/4)){
found = true;
int validation = stepState.localClick(i,j);
if (validation < ConstantDataSet.chessPostionMap.length)
trigger(validation,eventCode);
}
}
}
}trigger函数中首先判断当前是否允许落子，其次判断是否处于自己移除对方棋子的状态。最后根据游戏的不同阶段来判断应该执行何种操作。
private void trigger(int index, int action){
if (wait) {
GameProcess.sendGameInfo("请等待对方落子！");
return;
}
int resultCode;
if (remove && action == CLICK && stepState.getPhase()!= StepState.PHASE6){
resultCode = playBoard.removeChess(index);
if (resultCode == ConstantDataSet.ERROR_EMPTY_CHESS){
GameProcess.sendGameInfo("该位置没有棋子！");
return;
} else if (resultCode == ConstantDataSet.ERROR_SELF_CHESS){
GameProcess.sendGameInfo("不能移除自己的棋子！");
return;
} else if (resultCode == ConstantDataSet.STATE_REMOVE_OK){
GameProcess.sendGameInfo(new int[]{index},"已移除对方一枚棋子<1>");
situation[index] = Chess.NONE;
hasRemoveNum++;
affect = index;
stepState.popStep();
stepState.addStep(from,to,index,Chess.BLACK);
updateState();
return;
}
}
int phase = stepState.getPhase();
if (action == CLICK) {
if (phase == StepState.PHASE1) {
placeBlackChess(index);
} else if (phase == StepState.PHASE2 || phase == StepState.PHASE3) {
moveBlackChess(index);
} else if (phase == StepState.PHASE4 || phase == StepState.PHASE5) {
jumpBlackChess(index);
} else if (phase == StepState.PHASE6) {
gameOver(index);
}
}
}当游戏处于放置阶段时，玩家可以在自己的回合内放置一枚棋子。
private void placeBlackChess(int index){
int resultCode = playBoard.placeChess(index, Chess.BLACK);
if (resultCode == ConstantDataSet.ERROR_OVERLAP){
playBoard.selectChess(index);
} else if (resultCode == ConstantDataSet.STATE_PLACE_OK){
situation[index] = Chess.BLACK;
from = index;
to = index;
GameProcess.sendGameInfo(new int[]{index},"你在<1>放置了一枚棋子");
stepState.addStep(index,index,index,Chess.BLACK);
updateState();
}
}当游戏处于移动阶段时，玩家可以在自己的回合内将自己的一枚棋子移动到相邻的空格处
private void moveBlackChess(int index){
int resultCode = playBoard.checkChessColor(index);
if (resultCode == Chess.BLACK){
playBoard.selectChess(index);
from = index;
} else if (resultCode == Chess.BLACK_SELECTED) {
playBoard.selectChess(index);
from = -1;
} else if (resultCode == Chess.NONE){
if (from != -1){
int ans = playBoard.moveChess(from,index);
switch (ans){
case ConstantDataSet.ERROR_OVERLAP:
GameProcess.sendGameInfo("该位置已有棋子！");
break;
case ConstantDataSet.ERROR_EMPTY_CHESS:
GameProcess.sendGameInfo("棋子已被移动！");
break;
case ConstantDataSet.ERROR_TOO_FAR:
GameProcess.sendGameInfo("只能相邻移动！");
break;
case ConstantDataSet.STATE_UNKOWN:
GameProcess.sendGameInfo("未知错误");
break;
case ConstantDataSet.STATE_MOVE_OK:
situation[from] = Chess.NONE;
situation[index] = Chess.BLACK;
to = index;
stepState.addStep(from,index,index,Chess.BLACK);
GameProcess.sendGameInfo(new int[]{from,index},"你将棋子从<1>移动到<2>");
updateState();
}
}
}
}当游戏处于跳跃阶段时，玩家可以在自己的回合内将自己的棋子移动到任意一处空位。
private void jumpBlackChess(int index){
int resultCode = playBoard.checkChessColor(index);
if (resultCode == Chess.BLACK){
playBoard.selectChess(index);
from = index;
} else if (resultCode == Chess.BLACK_SELECTED) {
playBoard.selectChess(index);
from = -1;
} else if (resultCode == Chess.NONE){
if (from != -1){
int ans = playBoard.jumpChess(from,index);
switch (ans){
case ConstantDataSet.ERROR_OVERLAP:
GameProcess.sendGameInfo("该位置已有棋子！");
break;
case ConstantDataSet.ERROR_EMPTY_CHESS:
GameProcess.sendGameInfo("棋子已被移动！");
break;
case ConstantDataSet.STATE_UNKOWN:
GameProcess.sendGameInfo("未知错误");
break;
case ConstantDataSet.STATE_JUMP_OK:
situation[from] = Chess.NONE;
situation[index] = Chess.BLACK;
to = index;
stepState.addStep(from,index,index,Chess.BLACK);
GameProcess.sendGameInfo(new int[]{from,index},"你将棋子从<1>跳跃到<2>");
updateState();
}
}
}
}放置阶段，以阻止玩家三连为首要目标，以自己达成三连为次要目标，如果均不能满足则随机放置棋子。
private int AIPlaceChess(int selfColor, int oppoColor){
for(int i = 0; i < situation.length; i++){
int tempColor = situation[i];
if (tempColor == Chess.NONE) {
situation[i] = oppoColor;
if (AIcheckThree(oppoColor)){
situation[i] = tempColor;
return i;
}
situation[i] = tempColor;
}
}
for(int i = 0; i < situation.length; i++){
int tempColor = situation[i];
if (tempColor == Chess.NONE) {
situation[i] = selfColor;
if (AIcheckThree(selfColor)){
situation[i] = tempColor;
return i;
}
situation[i] = tempColor;
}
}
return getRandomPlace(Chess.NONE);
}使用[options]作为连接阶段的控制字符，当server检测到信息传递以[作为字符串开头时，将会把这一信息作为连接建立命令来处理。命令解释：
[host] 表示玩家创建房间，其后跟玩家昵称（同时也作为房间名）
[guest]表示玩家准备加入房间，其后跟玩家昵称（同时作为客体名称）
[find-host]表示玩家申请加入房间，其后跟目标房间名称
[oppo-name]表示玩家已经成功加入房间，其后跟玩家名称。这一信息将发送至房主并通知有玩家加入房间
public static int setUpConnections(String info, int from) throws IOException {
if (info.startsWith("[host]")) clientName[from] = info.substring(6);
else if (info.startsWith("[guest]")) clientName[from] = info.substring(7);
else if (info.startsWith("[find-host]")) {
String target = info.substring(11);
for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++){
if (handlers[i] == null) continue;
if (clientName[i] == null) continue;
if (clientName[i].equals(target) && aliveState[i]){
System.out.println(clientName[from]+"已与"+clientName[i]+"建立连接");
handlers[i].setOppoNumber(from);
sendMessageTo(i,"[oppo-name]"+clientName[from]);
return i;
}
}
}
return -1;
}
private void handle(InputStream input, OutputStream output) throws IOException {
selfWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(output, StandardCharsets.UTF_8));
selfReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input, StandardCharsets.UTF_8));
selfWriter.write("Successfully connected to server. Current ID is "+ selfNumber +"\n");
selfWriter.flush();
while (true){
String s = selfReader.readLine();
System.out.println(s);
if (s.startsWith("[")) {
oppoNumber = MarellesServer.setUpConnections(s, selfNumber);
MarellesServer.sendMessageTo(selfNumber,s);
} else {
MarellesServer.sendMessageTo(oppoNumber,s);
}
}
}使用wait|和nowait|开头的控制格式进行游戏步骤的通讯，标准格式为wait|from|to|affect 或nowait|from|to|affect，用以通知对方玩家的行动，此后随之更新自己的棋盘信息。由于游戏特点“满足三连后移除对方棋子”，这一步骤是连续的，而时间是分开计算，所以需要先进行棋子移动，再进行棋子移除。以下是格式说明：
wait: 消息发送方移动后形成三连，消息接受方需要等待新的信息才能落子nowait: 消息发送方移动后没有形成三连，消息接受方可以进行操作from|to|affect：分别表示消息发送方所移动的棋子的初始位置、结束位置、产生的影响
若游戏未结束而一方玩家点击悔棋或结束游戏时，将向另外一方发送悔棋或结束游戏的消息。这一控制消息以control开头。
- 当悔棋时，发送
control|undo，当另一方玩家收到悔棋消息时，双方棋盘均更新。 - 当结束游戏（即逃跑）时，发送
control|runAway，当另一方玩家收到逃跑消息时，将获胜。
系统程序整体部分流程框图如下
单人游戏时程序流程框图如下
多人游戏和单人游戏相比增加了消息同步模块
游戏主要通过鼠标点击进行。鼠标点击函数调用图如下
从图中大致可以看出，各模块间函数具有一定的独立性
─src
│ MarellesClient.java
│ MarellesServer.java
│
├─controller
│ ButtonActionController.java
│ GameTimer.java
│ NetworkController.java
│ PlayBoardController.java
│
│
├─model
│ DatabaseManager.java
│ GameState.java
│ PlayerInfo.java
│ RecordData.java
│ StepState.java
│
├─res
│ └─drawable
│ background.png
│ blackchess.png
│ blackchess_fade.png
│ blackchess_selected.png
│ board.png
│ logo.png
│ pureBackground.png
│ whitechess.png
│ whitechess_fade.png
│ whitechess_selected.png
│
└─view
Chess.java
ConstantDataSet.java
GameProcess.java
MainWindow.java
PlayBoard.java
StatusPanel.java
- 采用MVC的结构，将棋盘显示、棋局控制、数据控制三方面分离开来
- 采用单例模式，为数据库连接创建单例类，降低资源消耗
- 采用解释器模式，动态解析游戏进程栏提交的游戏进程文本
- 采用备忘录模式，为大部分类提供良好的封装性，并为外部访问提供了内部状态信息
- 采用状态模式，为游戏进程设定六种状态
- 完成了复杂的游戏功能设计
- 实现了消息的动态解析，包括网络信息的两种模式：确认连接与下棋信息传递
- 综合使用了Swing、Socket、Database等多种知识
- 使用ConstantDataSet类保存游戏需要用到的全局变量，易于修改
- 使用MVC架构，将视图层、模型层、控制层进行分离，易于维护
-
IDE
IntelliJ IDEA 2020.2.3 (Ultimate Edition) Build #IU-202.7660.26, built on October 6, 2020 Licensed to Boyu Chang Subscription is active until December 26, 2021 For educational use only. Runtime version: 11.0.8+10-b944.34 amd64 VM: OpenJDK 64-Bit Server VM by JetBrains s.r.o. Windows 10 10.0 GC: ParNew, ConcurrentMarkSweep Memory: 1965M Cores: 8 Registry: ide.suppress.double.click.handler=true Non-Bundled Plugins: Statistic, org.jetbrains.kotlin, com.intellij.plugins.html.instantEditing, com.jetbrains.php, Pythonid -
JAVA version
java version "1.8.0_271" Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_271-b09) Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.271-b09, mixed mode) -
OS
Microsoft Window 10 家庭中文版 基于x64的电脑
- 导入数据库驱动
- 开始游戏前需要启动MySQL服务
- 如果是第一次进行游戏，需要手动创建marelles数据库，使用命令为
create database marelles - 单人模式时直接新建游戏
- 双人模式时需要启动marellesServer，由房主创建游戏后另一玩家加入游戏以开始
如图，1为落子位置，2显示倒计时，3显示玩家昵称，4表示对方是电脑，5展示游戏信息
如图，1为自己的棋子形成三连，2处提示可以移除对方一枚棋子
1选择对方D7棋子后，该棋子被移除，2同时显示游戏信息
2游戏显示进入第二阶段，1对方移动棋子，3显示游戏信息
自己悔棋
显示玩家信息
显示游戏帮助
本项目工程量可谓是非常大，综合使用了GUI、socket、database等JAVA知识，并尝试使用了一些设计模式。通过统计一共编写了2357行代码。在进行编程的时候也遇到了许多问题，通过搜索的方式一一解决。游戏遇到最大的困难就是设计游戏的各种规则本身。由于和五子棋、黑白棋等其他同类产品相比，直棋棋盘不规则、游戏规则复杂、下棋方式多变，因此需要在游戏的状态处理上十分小心，并经过大量的测试来发现各种意外情况。
GUI方面：
- 使用JOptionPane.showMessageDialog弹出消息框，但是默认字体不方便阅读。解决方法是传入JLabel，通过设定JLabel的Font来修改字体。在进行文本换行的时候学习到JLabel在定义时传入的字符串可以以HTML的方式表示，使用
<br>进行换行。
Database方面：
- 最初使用易于迁移的sqlite作为数据库，但由于其仅支持库级锁，粒度过大，且几乎不支持并发操作，因此最后决定使用mysql作为数据库。和sqlite相比，mysql支持细粒度锁、并发编程，且报错信息详细，更加健壮。
Socket方面：
- 最初运行时出现卡死的情况，经检查是因为发送的字符串没有以'\n'作为结尾，导致readline函数阻塞程序。
游戏设计方面：
- 检查三连时需要保存该三连是否是新生成的，否则三连后所有操作都会被认为是三连
- AI检查棋局时的三连不需要更改三连检查记录
- 判负判断不能简单根据指定颜色做循环，还需要对“没有该颜色”和“该颜色周围无路可走但仍可放置”进行特殊判断处理
- 敌手的第二、第三阶段和自己的第二、第三阶段未必同步。所以对于游戏实现来说需要分为六个阶段