Space Invaders - Architecture avec Design Patterns

Description

Implémentation moderne du jeu classique Space Invaders démontrant l'application de 7 Design Patterns du Gang of Four dans le développement de jeux vidéo.

Développé dans le cadre du module Design Patterns à Polytech INTL, ce projet illustre comment les patrons de conception permettent de créer une architecture logicielle maintenable, extensible et testable.

Fonctionnalités Principales

Gameplay

Combat spatial avec vagues d'aliens
Système de power-ups (Shield, Double Shot, Speed Boost, Rapid Fire, etc.)
Boss épiques tous les 5 niveaux avec 3 types différents
Progression dynamique avec patterns d'aliens variés
Système de combos et multiplicateurs de score

Technique

Architecture basée sur 7 design patterns
Système audio complet (effets sonores + musique)
Gestion d'états avec transitions fluides
Logging détaillé pour debug et analyse
Performance stable à 60 FPS

Architecture - 7 Design Patterns

1. Singleton Pattern

Responsabilité : Gestion globale avec instance unique

Classes :

GameManager - Orchestration du jeu
LevelManager - Gestion des niveaux et progression
ScoreManager - Système de score et combos
SoundManager - Gestion audio
Logger - Logging centralisé

Justification : Évite la duplication et fournit un point d'accès unique aux gestionnaires critiques.

2. State Pattern

Responsabilité : Gestion des états du jeu

États :

MenuState - Navigation et options
PlayingState - Gameplay principal
PausedState - Pause avec overlay
GameOverState - Écran de fin
VictoryState - Écran de victoire

Transitions :

MenuState → PlayingState ↔ PausedState
              ↓
     GameOverState / VictoryState

Justification : Sépare la logique de chaque état, facilite l'ajout de nouveaux états.

3. Composite Pattern

Responsabilité : Structure hiérarchique pour groupes d'objets

Structure :

AlienFormation (Composite)
    ├── Alien (Leaf)
    ├── Alien (Leaf)
    └── Alien (Leaf)

Classes :

GameComponent - Interface commune
AlienFormation - Gère un groupe d'aliens
Alien - Alien individuel

Justification : Traite un groupe d'aliens comme une seule entité, facilite les opérations en masse.

4. Factory Pattern

Responsabilité : Création centralisée d'objets

Factories :

AlienFactory - Création d'aliens (Squid, Crab, Octopus)
ProjectileFactory - Création de projectiles
PowerUpFactory - Création de power-ups

Justification : Centralise la logique de création, facilite l'ajout de nouveaux types.

5. Strategy Pattern

Responsabilité : Comportements interchangeables pour les boss

Stratégies :

MothershipStrategy - Tir en éventail, spawn mini-aliens
DestroyerStrategy - Tir rotatif, missiles guidés
DreadnoughtStrategy - Barrage massif, onde de choc

Structure :

Boss → BossStrategy
       ├── MothershipStrategy
       ├── DestroyerStrategy
       └── DreadnoughtStrategy

Justification : Permet de varier le comportement des boss sans modifier leur classe.

6. Observer Pattern

Responsabilité : Notifications automatiques des changements

Flux :

ScoreManager (Subject)
    ↓ notifyObservers()
HUD, UI (Observers)
    ↓ onScoreChanged()
Mise à jour automatique

Justification : Découplage entre la logique métier et l'affichage.

7. Decorator Pattern

Responsabilité : Ajout dynamique de capacités au joueur

Power-ups :

Shield - Protection temporaire (5s)
Double Shot - Tire 3 projectiles (8s)
Speed Boost - Vitesse augmentée (5s)
Rapid Fire - Cooldown réduit
Nuke - Détruit tous les aliens
Time Slow - Ralentit le temps (5s)

Justification : Ajoute des capacités sans modifier la classe Player.

Statistiques du Projet

Métrique	Valeur
Lignes de code	~3500+
Classes	57
Interfaces	5
Enums	5
Packages	8
Design Patterns	7
Effets sonores	12
Types d'ennemis	3 aliens + 3 boss
Power-ups	10

Installation

Prérequis

Java JDK 21 (LTS)
JavaFX 21
Maven 3.8+

Compilation et Exécution

# Cloner le dépôt
git clone https://github.com/emna599/space-invaders-java.git
cd space-invaders-patterns

# Compiler et lancer
mvn clean javafx:run

Génération du JAR

# Créer le JAR
mvn clean package

# Exécuter
java --module-path /path/to/javafx-sdk/lib \
     --add-modules javafx.controls,javafx.media \
     -jar target/space-invaders-1.0.0.jar

Contrôles

En Jeu

Touche	Action
Flèches gauche/droite	Déplacer le vaisseau
Espace	Tirer
P	Pause

Pause

Touche	Action
P	Reprendre
Esc	Retour au menu

Structure du Projet

space-invaders/
├── src/main/java/com/spaceinvaders/
│   ├── Main.java
│   ├── core/                        # Singleton Pattern
│   │   ├── GameManager.java
│   │   ├── LevelManager.java
│   │   ├── ScoreManager.java
│   │   ├── GameLoop.java
│   │   ├── Constants.java
│   │   ├── LevelConfig.java
│   │   ├── AlienPattern.java
│   │   └── ScoreObserver.java       # Observer Pattern
│   ├── states/                      # State Pattern
│   │   ├── GameState.java
│   │   ├── MenuState.java
│   │   ├── PlayingState.java
│   │   ├── PausedState.java
│   │   ├── GameOverState.java
│   │   └── VictoryState.java
│   ├── entities/
│   │   ├── GameObject.java
│   │   ├── Player.java              # Decorator Pattern
│   │   ├── Alien.java               # Composite Pattern
│   │   ├── Boss.java                # Strategy Pattern
│   │   ├── BossStrategy.java
│   │   ├── MothershipStrategy.java
│   │   ├── DestroyerStrategy.java
│   │   ├── DreadnoughtStrategy.java
│   │   ├── Projectile.java
│   │   ├── PowerUp.java
│   │   └── AdvancedPowerUp.java
│   ├── composite/                   # Composite Pattern
│   │   ├── GameComponent.java
│   │   └── AlienFormation.java
│   ├── factories/                   # Factory Pattern
│   │   ├── AlienFactory.java
│   │   ├── ProjectileFactory.java
│   │   └── PowerUpFactory.java
│   ├── effects/
│   │   ├── ParticleSystem.java
│   │   └── ParticleEmitter.java
│   ├── ui/
│   │   ├── GameScene.java
│   │   ├── SoundManager.java        # Singleton Pattern
│   │   ├── SimpleSoundGenerator.java
│   │   ├── HUD.java
│   │   ├── MenuRenderer.java
│   │   ├── GameRenderer.java
│   │   └── ParticleEffect.java
│   └── utils/
│       └── Logger.java              # Singleton Pattern
└── src/main/resources/
    ├── sounds/                      # 12 effets sonores
    └── music/                       # Musiques de fond

Diagrammes UML

Le projet inclut plusieurs diagrammes UML documentant l'architecture :

Vue d'ensemble : docs/class-diagram-complete.png
Par pattern : docs/patterns/
- Singleton Pattern
- State Pattern
- Composite Pattern
- Factory Pattern
- Strategy Pattern
- Observer Pattern
- Decorator Pattern

Système de Logging

Tous les événements sont tracés dans game.log :

[2025-01-15 14:23:45] [INFO] GameManager initialized
[2025-01-15 14:23:45] [STATE] Game: -> MENU
[2025-01-15 14:23:47] [AUDIO] SoundManager initialized
[2025-01-15 14:23:50] [STATE] Game: MENU -> PLAYING
[2025-01-15 14:23:50] [LEVEL] Loading level 1
[2025-01-15 14:23:52] [FACTORY] Created SQUID alien at (100.0,80.0)
[2025-01-15 14:23:56] [SCORE] Kill! +30 points (x1.0) - Combo: 1
[2025-01-15 14:24:00] [DECORATOR] ShieldDecorator applied to Player
[2025-01-15 14:24:10] [LEVEL] All aliens destroyed! Level 1 complete!

Équipe de Développement

Membre	Contributions
Emna Belkahla	Architecture globale, State Pattern, Singleton Pattern
Dorra Belkahla	Factory Pattern, Composite Pattern, Système de boss
Houssem Messaoud	Decorator Pattern, Gameplay, Système de power-ups
Inès Fehri	Interface graphique, Effets visuels, Système audio

Contexte Académique

Module : Design Patterns
Enseignant : Haythem Ghazouani
Année : 2024-2025
Institution : Polytech INTL

Objectifs Pédagogiques

Comprendre et implémenter 7 design patterns du Gang of Four
Créer une architecture logicielle maintenable et extensible
Appliquer les principes SOLID
Gérer un projet en équipe avec Git
Documenter le code et l'architecture

Références

Design Patterns

Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software (Gang of Four)
Refactoring Guru - Design Patterns
Head First Design Patterns

Développement de Jeux

Outils

Maven - Gestion de dépendances

Problèmes Connus

JavaFX non trouvé

Erreur : JavaFX runtime components are missing

Solution : Ajoutez le module-path JavaFX

java --module-path /path/to/javafx-sdk/lib \
     --add-modules javafx.controls,javafx.media \
     -jar space-invaders.jar

Pas d'effets sonores

Solution : Exécutez le générateur de sons

java com.spaceinvaders.ui.SimpleSoundGenerator

Améliorations Futures

Court Terme

Sauvegarde du high score
Plus de types d'aliens
Niveaux bonus
Mode plein écran

Moyen Terme

Builder Pattern pour création de niveaux personnalisés
Command Pattern pour système de replay
Memento Pattern pour save/load
Multijoueur local

Long Terme

Mode en ligne multijoueur
Éditeur de niveaux
Support manette
Modes de jeu alternatifs

Licence

Projet développé dans un cadre éducatif. Non destiné à un usage commercial.

Remerciements

Haythem Ghazouani - Enseignant Design Patterns
Polytech INTL - Cadre académique
Gang of Four - Fondations des design patterns
Communauté JavaFX - Documentation et exemples

Développé par Emna Belkahla, Dorra Belkahla, Houssem Messaoud et Inès Fehri

2025-2026 - Polytech INTL

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 5 Commits
.vscode		.vscode
src/main		src/main
target		target
README.md		README.md
game.log		game.log
pom.xml		pom.xml

Touche	Action
Espace	Démarrer
S	Toggle effets sonores
M	Toggle musique
Esc	Quitter

emna599/space-invaders-java

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