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@Darcy 2017-08-11T11:13:44.000000Z 字数 12077 阅读 4022

第七章 Tic-Tac-Toe(井字棋)Applet小程序

JavaForKids

处于安全的考虑，最新版本的JRE已经禁止本地Applet在浏览器上的运行了，所以在以下提到的Applet程序中，你只需通过Eclipse来运行测试结果即可。[1]

当你去浏览一些你喜欢的网站的时候，你可能有碰到过用Java语言写的一些小程序或者游戏，这种技术就是applet。这种特殊的程序可以在网页浏览器上运行。网页浏览器能够解析叫做HTML的简单标签语言，你可以通过这些标签让文本更美观地在浏览器中呈现。除了文本外，你还可以在HTML文件中添加<applet>标签，它会告诉浏览器呈现Java applet的位置和方式。

Java applet 会作为网页的一部分从Internet下载到你的电脑中，浏览器会自动启动Java虚拟机(JVM)来运行这些applet。

在这章中你将会学习到如何在你的电脑中创建applet，附录C 会告诉你如何发布你的网页到Internet上，这样其他人就可以使用你写的applet程序了。

用户在Internet上浏览网页的时候并不需要知道网页中是否包含有Java applet小程序，但他们想确保自己的电脑不会受到一些恶意的applet的破坏。这也是为什么applet会设计成有下面的一些限制：

为了运行applet，你需要用一种特殊的方式来编写Java 类，要在HTML文件中添加<applet>指向这个类，而且浏览器也必须要支持Java。你可以在Eclipse中或者在一个叫做appletviewer的特殊程序中测试applet。但是，在学习applet之前，让我们先花15分钟来熟悉一下HTML标签吧。

1. 用15分钟学习一下HTML

假设你已经写好并编译完成了TicTacToe这个applet小游戏。现在你需要创建一个HTML文件来展示它的有关信息。那么首先要创建一个文本文件，我们把它命名为TicTacToe.html (顺便说一下，Eclipse也是可以创建文本文件的)。HTML文件的文件名后缀是.html或者.htm， 它们通常包括有header和body部分。大部分的HTML标签都有相应的带斜杠(/)的结束标签，如<Head> 和</Head> 是一对。TicTacToe.html的内容可能是这样子:

  1. <HTML>
  2. <Head>
  3.     <Title>My First Web Page</Title>
  4. </Head>
  5. <BODY>
  6.     My Tic-Tac-Toe game is coming soon…
  7. </BODY>
  8. </HTML>

你可以把标签放到同一行，如<Title>和</Title>，也可以分开不同的行。现在，用浏览器打开这个文件，你就可以看到标题My First Web Page在浏览器的窗口上方，而网页里面你可以看到有My Tic-Tac-Toe game is coming soon…

现在，让我们把Tic-Tac-Toe这个applet添加到这个文件中:

  1. <HTML>
  2. <BODY>
  3.     Here is my Tic-Tac-Toe game:
  4.     <APPLET code=”TicTacToe.class” width=300 height=250>
  5. </APPLET>
  6. </BODY>
  7. </HTML>

然后刷新或者重新打开 TicTacToe.html ，你会看到下面的内容:

正如我们所料的，浏览器没有找到TicTacToe.class，而只是显示了一个灰色的边框。别急，我们待会就会告诉你怎么创建它。

HTML标签是用尖括号来包裹的，有些标签还会有额外的属性。例如我们用到的<APPLET>就有下面的一些属性：

如果一个Java applet由多个类组成，可以使用jdk自带的jar程序把它们全部压缩到一个.jar文件。如果你这样做了，这个打包文件必须具备名称的属性。你可以在附录A中阅读jars相关的知识点。

2. 使用AWT来编写Applet

如果Swing库表现得更好，那为什么还要使用AWT图形库来编写applet呢? 那我们可以用Swing来编写applet么？答案是肯定的，但是有些事情你是需要了解的。

网页浏览器会自带了它们自己的Java虚拟机(JVM)，这个JVM肯定是支持AWT的，但是它有可能不会支持你的Applet的Swing 类。当然用户可能会下载最新版本的JVM来支持它，但是你真的想让你的用户去这么做么?当你的网页发布到Internet上之后，你压根就不知道谁会来访问它。想象一下有个在沙漠中的家伙在用着10年前的电脑 - 他宁愿离开你的网页也不愿意这么麻烦地安装软件。如果你想让这个applet帮助你在网上卖游戏，那你肯定不愿意失去这个用户 - 他有可能是我们的潜在用户喔(沙漠中的人们也是有信用卡的)。

如果你不能确定你的用户是用什么浏览器的，那么请用AWT来编写applet吧。

实际上，还有个选择就是强制你的用户去下载新的Java插件，然后配置他们的浏览器去使用这个插件而不是使用浏览器自带的JVM。你可以阅读这个网页来获取更多的相关信息: http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/guide/plugin/.

3. 怎么用AWT编写 applet？

用 Java AWT 编写applet必须要继承java.applet.Applet 这个类，例如：

  1. class TicTacToe extends java.applet.Applet {
  2. }

不像Java一般的应用程序，applet不需要main()方法，因为网页浏览器在遇到<applet>标签时，会自动下载和执行这个applet。浏览器也会传递一些信号给applet当一些重要的事件发生时，比如applet开始启动，重新绘制等。为了确保applet能够对这些事件作出反应，你应该覆盖其中的一些特殊回调方法: init() , start(), paint(), stop() ,和destroy()。浏览器的JVM会在下面的情况下调用这些方法：

即便你不需要所有这些回调方法，每个applet也至少应该重写init() 或者paint()方法。下面的applet代码展示了Hello World这句话。这个applet只重写了paint()方法，JVM会通过它返回一个Graphics的对象实例。这个对象提供了非常完整的绘制方法。在下面的例子中我们使用了drawString()来绘制一个字符串Hello World。

  1. public class HelloApplet extends java.applet.Applet {
  2.     public void paint(java.awt.Graphics graphics) {
  3.         graphics.drawString("Hello World!", 70, 40);
  4.     }
  5. }

在Eclipse中创建这个类并运行它: 选择 Run as-> Java applet就可以了。

为了在网页浏览器中测试它，我们创建一个叫做Hello.html的文件，把它放到和HelloApplet.class相同的文件夹上:

  1. <HTML>
  2. <BODY>
  3.     Here is my first applet:<P>
  4.     <APPLET code=”HelloApplet.class” width=200 height=100></APPLET>
  5. </BODY>
  6. </HTML>

现在，在你的浏览器上打开Hello.html,就可以看到像下面的结果:

你觉得通过这个简单的例子我们准备好了写一个游戏程序了吗？当然可以啦～系好你的安全带吧...

4. 编写Tic-Tac-Toe游戏

4.1：游戏策略

每个游戏都会使用一些特定的算法 - 根据一系列的规则或者策略来对 玩家的动作做出相关的反馈。同一个游戏的算法可以很简单，也可以非常复杂。你应该听说过国际象棋冠军Gary Kasparov对战计算机的故事吧，他实际上就是和计算机的算法对战。计算机专家团队试图去发明一种智能的算法去打败他。同样地，Tic-Tac-Toe游戏可以使用很多不同的策略，在这里我们会使用相对简单的一种:

  1. 我们将使用3×3的九宫格。
  2. 用户使用符号X，计算机则使用O。
  3. 使用同一种符号铺满一行或者一列或者对角线才算赢。
  4. 每下一步，程序就会检查是否有一方赢了。
  5. 赢的一方会把他的结果高亮显示，游戏结束。
  6. 如果没有空格子可以放了，那么游戏结束。
  7. 玩家必须点击New Game的按钮重新开始。
  8. 当计算机在决定下一步在哪里放O时，它必须要试图找到有没有已经出现两个连续的了，如果有，那么它要相应放到第三个连续的位置上。
  9. 如果没有两个连续的O，那么计算机必须要找到有没有两个连续的X出现，如果有，就要放到第三个连续的位置去阻止对手赢。
  10. 如果没有找到可以赢的或者阻止对手赢的位置，那么计算机就会试着放到中间，如果中间没有位置，那么就随机地选择一个空位置。

4.2：游戏代码

我会在这里给你简单地描述一下这个程序，因为在applet的代码中已经有很多注释去帮助你理解了。

这个applet会使用BorderLayout布局，然后窗口的North部分会放置New Game的按钮，Center部分会显示九个按钮代表九宫格，South部分会展示一些信息，程序中会使用一维数组来存储这些按钮，它们的位置对应的下标如图所示:

所有的窗口组件都会在applet的init()方法里面被创建。所有的事件都会通过ActionListener监听器的actionPerformed()方法来处理。方法lookForWinner()会在每移动一步的时候来检查游戏是否已经结束。

我们策略的规则8、9、10会在computerMove()方法里面编码实现，这个方法需要产生的随机数， 随机数的产生我们将会使用Java提供的Math类中的random()方法。

你可能会发现有些比较特殊的语法，比如连续调用多个方法来作为一个表达式：

  1. if(squares[0].getLabel().equals(squares[1].getLabel())){…}

这一长长的表达式是为了让代码更简洁，它的表达结果实际上和下面的一样:

  1. String label0 = squares[0].getLabel();
  2. String label1 = squares[1].getLabel();
  3. if(label0.equals(label1)){…}

在复杂的表达式中，Java会先处理括号里面的代码，然后再处理其他的。在上面简短版本的代码中，首先会计算最里面的括号的结果[也就是squares[1].getLabel()的结果]，然后用这个结果和外面的squares[0].getLabel()的结果通过equals()方法进行比较。

尽管下面的代码有几页长，但是它应该不难理解。对照着注释来开始阅读吧。

  1. public class TicTacToe extends JApplet implements ActionListener {
  3.     JButton squares[];
  4.     JButton newGameButton;
  5.     JLabel score;
  6.     int emptySquaresLeft = 9;
  8.     /**
  9.      * applet 的init方法，相当于构造方法
  10.      */
  11.     @Override
  12.     public void init() {
  14.         // 获取这个applet的窗口面板
  15.         Container appletContent = this.getContentPane();
  17.         //设置这个面板的布局管理器，背景颜色
  18.         appletContent.setLayout(new BorderLayout());
  19.         appletContent.setBackground(Color.CYAN);
  21.         // 创建新游戏的按钮，并给它注册点击事件的监听器
  22.         newGameButton = new JButton("New Game");
  23.         newGameButton.addActionListener(this);
  25.         JPanel topPanel = new JPanel();
  26.         topPanel.add(newGameButton);
  28.         appletContent.add(topPanel, BorderLayout.NORTH);
  30.         //中间的面板是个3*3的网格布局类型,当你往上面添加按钮时，就会从左往右，从上往下依次添加到面板中
  31.         JPanel centerPanel = new JPanel();
  32.         centerPanel.setLayout(new GridLayout(3, 3));
  33.         appletContent.add(centerPanel, BorderLayout.CENTER);
  35.         score = new JLabel("Your turn!");
  36.         appletContent.add(score, BorderLayout.SOUTH);
  38.         //创建JButton类型的数组，它负责存放各个按钮的引用
  39.         squares = new JButton[9];
  41.         // 创建游戏面板上那9个按钮，设置他们的背景为橙色，为它们注册事件，依次添加到面板上。
  42.         for (int i = 0; i < 9; i++) {
  43.             squares[i] = new JButton();
  44.             squares[i].addActionListener(this);
  45.             squares[i].setBackground(Color.ORANGE);
  46.             centerPanel.add(squares[i]);
  47.         }
  48.     }
  50.     /**
  51.      * 这个方法会处理所有的点击事件
  52.      * 
  53.      * @param ActionEvent
  54.      *            object
  55.      */
  56.     @Override
  57.     public void actionPerformed(ActionEvent e) {
  59.         JButton theButton = (JButton) e.getSource();
  61.         //点击的是新游戏按钮
  62.         if (theButton == newGameButton) {
  63.             for (int i = 0; i < 9; i++) {
  64.                 squares[i].setEnabled(true);
  65.                 squares[i].setText("");
  66.                 squares[i].setBackground(Color.ORANGE);
  67.             }
  69.             emptySquaresLeft = 9;
  70.             score.setText("Your turn!");
  71.             newGameButton.setEnabled(false);
  73.             return; //退出这个方法
  74.         }
  76.         String winner = "";
  77.         //点击的是中间的方格按钮
  78.         for (int i = 0; i < 9; i++) {
  79.             if (theButton == squares[i]) {
  80.                 squares[i].setText("X");
  82.                 winner = lookForWinner();
  84.                 if (!"".equals(winner)) {
  85.                     endTheGame();
  86.                 } else {
  87.                     computerMove();
  88.                     winner = lookForWinner();
  89.                     if (!"".equals(winner)) {
  90.                         endTheGame();
  91.                     }
  92.                 }
  93.                 break;
  94.             }
  95.         } //循环结束
  98.         if (winner.equals("X")) {
  99.             score.setText("You won!");
  100.         } else if (winner.equals("O")) {
  101.             score.setText("You lost!");
  102.         } else if (winner.equals("T")) {
  103.             score.setText("It's a tie!"); //平局
  104.         }
  105.     } 
  107.     /**
  108.      * 这个方法走一步之后都会被调用，它用于检查每行，每列，每个对角线是否出现相同的'O'或者'X'符号。如果有则表示一方赢了，然后高亮显示赢的结果。
  109.      * 
  110.      * @return "X", "O", "T" for tie or "" for no winner ‘X’代表玩家赢了，'O'代表计算机赢了，'T' 代表平局，""代表还没结束
  111.      */
  112.     String lookForWinner() {
  114.         String theWinner = "";
  115.         emptySquaresLeft--;
  117.         //没有空白格子了，平局
  118.         if (emptySquaresLeft == 0) {
  119.             return "T"; 
  120.         }
  122.         //检查第1行是否是相同的符号
  123.         if (!squares[0].getText().equals("")
  124.                 && squares[0].getText().equals(squares[1].getText())
  125.                 && squares[0].getText().equals(squares[2].getText())) {
  127.             theWinner = squares[0].getText();
  128.             highlightWinner(0, 1, 2);
  130.         //检查第2行
  131.         } else if (!squares[3].getText().equals("")
  132.                 && squares[3].getText().equals(squares[4].getText())
  133.                 && squares[3].getText().equals(squares[5].getText())) {
  135.             theWinner = squares[3].getText();
  136.             highlightWinner(3, 4, 5);
  138.         //检查第3行
  139.         } else if (!squares[6].getText().equals("")
  140.                 && squares[6].getText().equals(squares[7].getText())
  141.                 && squares[6].getText().equals(squares[8].getText())) {
  143.             theWinner = squares[6].getText();
  144.             highlightWinner(6, 7, 8);
  146.         //检查第1列
  147.         } else if (!squares[0].getText().equals("")
  148.                 && squares[0].getText().equals(squares[3].getText())
  149.                 && squares[0].getText().equals(squares[6].getText())) {
  151.             theWinner = squares[0].getText();
  152.             highlightWinner(0, 3, 6);
  154.         //检查第2列
  155.         } else if (!squares[1].getText().equals("")
  156.                 && squares[1].getText().equals(squares[4].getText())
  157.                 && squares[1].getText().equals(squares[7].getText())) {
  159.             theWinner = squares[1].getText();
  160.             highlightWinner(1, 4, 7);
  162.         //检查第3列
  163.         } else if (!squares[2].getText().equals("")
  164.                 && squares[2].getText().equals(squares[5].getText())
  165.                 && squares[2].getText().equals(squares[8].getText())) {
  166.             theWinner = squares[2].getText();
  167.             highlightWinner(2, 5, 8);
  169.         //检查对角线
  170.         } else if (!squares[0].getText().equals("")
  171.                 && squares[0].getText().equals(squares[4].getText())
  172.                 && squares[0].getText().equals(squares[8].getText())) {
  174.             theWinner = squares[0].getText();
  175.             highlightWinner(0, 4, 8);
  177.         } else if (!squares[2].getText().equals("")
  178.                 && squares[2].getText().equals(squares[4].getText())
  179.                 && squares[2].getText().equals(squares[6].getText())) {
  181.             theWinner = squares[2].getText();
  182.             highlightWinner(2, 4, 6);
  183.         }
  184.         return theWinner;
  185.     }
  187.     /**
  188.      * 这个方法负责用设定好的规则去找出最合适计算机的一步，如果没有找到，就随机选一个
  189.      */
  190.     void computerMove() {
  192.         int selectedSquare;
  194.         // 第一步，试图找到同一条线上是否存在一个空方格连着两个'O'，如果有就意味着你输了
  195.         selectedSquare = findEmptySquare("O");
  197.         // 第二步，如果不存在连个相连的'O',，则找是否有空格之间存在两个连着的'X'，有的话就计算机就要去阻止它了。
  198.         if (selectedSquare == -1)
  199.             selectedSquare = findEmptySquare("X");
  201.         //第三步，如果都没有，则看看中间是不是空的，是的话就填这个吧。
  202.         if ((selectedSquare == -1) && (squares[4].getText().equals("")))
  203.             selectedSquare = 4;
  205.         //好吧，中间已经被占领了，那就随便选一个吧。
  206.         if (selectedSquare == -1)
  207.             selectedSquare = getRandomSquare();
  209.         squares[selectedSquare].setText("O");
  210.     }
  213.     /**
  214.      *  这个方法会检查每行，每列，每一条对角线是否存在一个空格在两个和参数player相同符号间，如果有则返回这个空格的位置。
  215.      * @param player X是玩家，O是计算机
  216.      * @return  返回这个空格的位置，如果不存在，则返回-1
  217.      */
  218.     int findEmptySquare(String player) {
  220.         int weight[] = new int[9];
  222.         //'O'的格子填-1, 'X'的格子填1,其他为0
  223.         for (int i = 0; i < 9; i++) {
  224.             if (squares[i].getText().equals("O"))
  225.                 weight[i] = -1;
  226.             else if (squares[i].getText().equals("X"))
  227.                 weight[i] = 1;
  228.             else
  229.                 weight[i] = 0;
  230.         }
  232.         //如果一条线上的值为2则表示有两个'O'在这条直线上，如果有两个'X'，则是-2
  233.         int twoWeights = player.equals("O") ? -2 : 2;
  235.         // 看看第1行是否存在空格连着两个相同符号的
  236.         if (weight[0] + weight[1] + weight[2] == twoWeights) {
  237.             if (weight[0] == 0)
  238.                 return 0;
  239.             else if (weight[1] == 0)
  240.                 return 1;
  241.             else
  242.                 return 2;
  243.         }
  245.         // 看看第2行
  246.         if (weight[3] + weight[4] + weight[5] == twoWeights) {
  247.             if (weight[3] == 0)
  248.                 return 3;
  249.             else if (weight[4] == 0)
  250.                 return 4;
  251.             else
  252.                 return 5;
  253.         }
  255.         // 看看第3行
  256.         if (weight[6] + weight[7] + weight[8] == twoWeights) {
  257.             if (weight[6] == 0)
  258.                 return 6;
  259.             else if (weight[7] == 0)
  260.                 return 7;
  261.             else
  262.                 return 8;
  263.         }
  265.         // 看看第1列
  266.         if (weight[0] + weight[3] + weight[6] == twoWeights) {
  267.             if (weight[0] == 0)
  268.                 return 0;
  269.             else if (weight[3] == 0)
  270.                 return 3;
  271.             else
  272.                 return 6;
  273.         }
  275.         // 看看第2列
  276.         if (weight[1] + weight[4] + weight[7] == twoWeights) {
  277.             if (weight[1] == 0)
  278.                 return 1;
  279.             else if (weight[4] == 0)
  280.                 return 4;
  281.             else
  282.                 return 7;
  283.         }
  285.         // 看看第3列
  286.         if (weight[2] + weight[5] + weight[8] == twoWeights) {
  287.             if (weight[2] == 0)
  288.                 return 2;
  289.             else if (weight[5] == 0)
  290.                 return 5;
  291.             else
  292.                 return 8;
  293.         }
  295.         //看看左上角到右下角的对角线
  296.         if (weight[0] + weight[4] + weight[8] == twoWeights) {
  297.             if (weight[0] == 0)
  298.                 return 0;
  299.             else if (weight[4] == 0)
  300.                 return 4;
  301.             else
  302.                 return 8;
  303.         }
  305.         //看看右上角到左下角的对角线
  306.         if (weight[2] + weight[4] + weight[6] == twoWeights) {
  307.             if (weight[2] == 0)
  308.                 return 2;
  309.             else if (weight[4] == 0)
  310.                 return 4;
  311.             else
  312.                 return 6;
  313.         }
  315.         // 没有就返回-1
  316.         return -1;
  317.     } 
  319.     /**
  320.      *  随机产生0到9之间的数字, 而且这个数字所对应的方格还必须是空的
  321.      */
  322.     int getRandomSquare() {
  323.         boolean gotEmptySquare = false;
  324.         int selectedSquare = -1;
  326.         do {
  327.             selectedSquare = (int) (Math.random() * 9);
  328.             if (squares[selectedSquare].getText().equals("")) {
  329.                 gotEmptySquare = true; // 循环结束
  330.             }
  331.         } while (!gotEmptySquare);
  333.         return selectedSquare;
  334.     } 
  337.     /**
  338.      *  这个方法负责高亮显示赢的那条路径
  339.      */
  340.     void highlightWinner(int win1, int win2, int win3) {
  341.         squares[win1].setBackground(Color.CYAN);
  342.         squares[win2].setBackground(Color.CYAN);
  343.         squares[win3].setBackground(Color.CYAN);
  344.     }
  346.     /**
  347.      * 禁用方格的所有按钮(点击无效)，让新游戏的按钮生效(可以点击)
  348.      */
  349.     void endTheGame() {
  350.         for (int i = 0; i < 9; i++) {
  351.             squares[i].setEnabled(false);
  352.         }
  354.         newGameButton.setEnabled(true);
  355.     }
  356. }

恭喜你！你已经完成了你的第一个Java游戏！

你可以直接在Eclipse上运行这个applet,或者通过浏览器打开我们在章节一开始就提到的TicTacToe.html文件，只需要把HTML文件和TicTacToe.class拷贝到同一个文件夹下面就可以了。我们的TicTacToe类还有一个小bug(或许你已经注意到了)，但是我肯定在完成接下来的任务之后你能够解决它。

我们的TicTacToe类只是使用了简单的策略，因为我们的目标只是为了学习如何编程，但是如果你想要完善这个游戏，可以去学习极小极大策略去让计算机选择最佳的步骤。极小极大策略不在这本书的讨论范围内，你可以在网上找到它的相关资料。

5. 扩展阅读

  1. Java Applets:
    http://java.sun.com/docs/books/tutorial/applet/

  2. Java 类 Math:
    http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/api/java/lang/Math.html

6. 练习

  1. 在类TicTacToe的顶部面板上添加两个标签去显示输和赢的数量。声明两个类变量去存储输和赢的次数，每输或者赢一次就相应地加1。每赢一次或者输一次都要立刻刷新标签的显示。

  2. 我们的程序现在是允许在已经有X或者O的格子上点击。这是一个bug! 如果你做了一次有效的移动程序还是会继续运行的。修改代码，让它忽略掉这些点击。

  3. 为TicTacToe添加一个main()方法，让它作为一个普通的Java 应用程序运行，而不是applet。

7. 进一步的练习

重写TicTacToe，用一个二维的3 × 3数组：

  1. JButton squares[][]

来替换原来的一维数组：

  1. JButton squares[]

去存储中间的九个格子按钮。

关于多维数组的内容可以上网了解更多。

創用 CC 授權條款
本著作係採用創用 CC 姓名標示-非商業性-禁止改作 2.5 中國大陸 授權條款授權.

[1] Eclipse上运行applet实际上时调用了JDK工具包中的appletviewer,在Eclipse上可以通过Run as -> Java Applet来执行。 ↩
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