现代 Java 实现数字华容道与石头迷阵游戏的项目实战及项目开发指南

2025-08-01 92

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简介： 本项目基于Java 17+，采用JavaFX与MVC架构，实战开发数字华容道/石头迷阵游戏。内容涵盖技术选型、核心逻辑、现代GUI设计、动画实现及项目打包发布，结合sealed class、record等新特性，打造简洁可维护的游戏代码结构。

以下是按照最新技术要求，为Java项目实战-数字华容道/石头迷阵游戏编写的实操内容。文章将结合Java 17+的特性及现代GUI开发理念，提供完整的实现方案。

Java项目实战：数字华容道/石头迷阵游戏（现代Java实现）

一、技术选型与环境准备

（一）技术栈升级

Java版本：采用Java 17 LTS（长期支持版），利用其sealed class、record、switch表达式等新特性
GUI框架：使用JavaFX（Java 11后需单独引入）替代传统Swing，支持现代UI设计与动画效果
构建工具：Maven或Gradle（本文使用Maven）
设计模式：采用MVC（Model-View-Controller）架构模式

（二）环境配置

安装JDK 17：推荐使用Adoptium或Amazon Corretto
配置Maven项目，添加JavaFX依赖：

<!-- pom.xml -->
<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.openjfx</groupId>
        <artifactId>javafx-controls</artifactId>
        <version>17.0.2</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.openjfx</groupId>
        <artifactId>javafx-fxml</artifactId>
        <version>17.0.2</version>
    </dependency>
</dependencies>

二、核心模块实现

（一）游戏模型设计（Model）

使用Java 17的record和sealed class简化数据模型：

// 位置记录类
public record Position(int row, int col) {
   }

// 游戏状态枚举
public enum GameState {
   
    PLAYING, WON, RESET
}

// 密封类定义移动方向
public sealed interface Direction permits Up, Down, Left, Right {
   
    Position getDelta();
}

public record Up() implements Direction {
   
    @Override
    public Position getDelta() {
   
        return new Position(-1, 0);
    }
}

// 其他方向实现类似...

（二）控制器逻辑（Controller）

实现游戏核心逻辑与用户交互：

public class GameController {
   
    private final int size = 4;
    private int[][] board;
    private Position emptyPos;
    private GameState state = GameState.RESET;

    public GameController() {
   
        resetGame();
    }

    public void resetGame() {
   
        board = new int[size][size];
        int value = 1;
        for (int i = 0; i < size; i++) {
   
            for (int j = 0; j < size; j++) {
   
                board[i][j] = value++;
            }
        }
        board[size-1][size-1] = 0; // 空白块
        emptyPos = new Position(size-1, size-1);
        shuffleBoard();
        state = GameState.PLAYING;
    }

    private void shuffleBoard() {
   
        // 使用Fisher-Yates算法随机打乱
        Random random = new Random();
        for (int i = size * size - 1; i > 0; i--) {
   
            int row = i / size;
            int col = i % size;
            int randomIndex = random.nextInt(i + 1);
            int randomRow = randomIndex / size;
            int randomCol = randomIndex % size;

            swap(row, col, randomRow, randomCol);
        }
        // 确保游戏有解（此处简化处理）
        if (!isSolvable()) shuffleBoard();
    }

    public boolean move(Direction direction) {
   
        Position delta = direction.getDelta();
        int newRow = emptyPos.row() + delta.row();
        int newCol = emptyPos.col() + delta.col();

        if (isValidMove(newRow, newCol)) {
   
            swap(emptyPos.row(), emptyPos.col(), newRow, newCol);
            emptyPos = new Position(newRow, newCol);
            if (isGameWon()) {
   
                state = GameState.WON;
            }
            return true;
        }
        return false;
    }

    // 其他方法...
}

三、JavaFX界面开发

（一）主界面布局（FXML）

使用JavaFX的FXML文件定义UI结构：

<!-- src/main/resources/com/example/game/main.fxml -->
<VBox alignment="CENTER" spacing="20" xmlns:fx="http://javafx.com/fxml">
    <Label text="数字华容道" style="-fx-font-size: 24px; -fx-font-weight: bold;" />
    <GridPane fx:id="gameBoard" hgap="5" vgap="5" alignment="CENTER" />
    <HBox alignment="CENTER" spacing="20">
        <Button text="重置游戏" onAction="#handleReset" />
        <Button text="退出" onAction="#handleExit" />
    </HBox>
    <Label fx:id="statusLabel" text="游戏开始！" style="-fx-font-size: 16px;" />
</VBox>

（二）视图控制器

绑定FXML与游戏逻辑：

public class GameViewController implements Initializable {
   
    @FXML private GridPane gameBoard;
    @FXML private Label statusLabel;

    private final GameController controller = new GameController();
    private final Map<Integer, Button> tileButtons = new HashMap<>();

    @Override
    public void initialize(URL location, ResourceBundle resources) {
   
        initBoard();
        controller.addListener(this::updateView);
    }

    private void initBoard() {
   
        gameBoard.getChildren().clear();
        tileButtons.clear();

        int[][] board = controller.getBoard();
        for (int i = 0; i < board.length; i++) {
   
            for (int j = 0; j < board[i].length; j++) {
   
                int value = board[i][j];
                Button tile = createTileButton(value, i, j);
                gameBoard.add(tile, j, i);
                tileButtons.put(value, tile);
            }
        }
    }

    private Button createTileButton(int value, int row, int col) {
   
        Button button = new Button(value == 0 ? "" : String.valueOf(value));
        button.setPrefSize(80, 80);
        button.getStyleClass().add("tile");

        if (value != 0) {
   
            button.setOnAction(e -> controller.move(getDirection(row, col)));
        } else {
   
            button.setVisible(false);
        }

        return button;
    }

    // 其他方法...
}

四、高级特性实现

（一）动画效果

为方块移动添加平滑过渡动画：

private void animateMove(int fromRow, int fromCol, int toRow, int toCol) {
   
    Button tile = tileButtons.get(controller.getValueAt(fromRow, fromCol));

    TranslateTransition transition = new TranslateTransition(
        Duration.millis(300), tile
    );

    double deltaX = (toCol - fromCol) * tile.getPrefWidth();
    double deltaY = (toRow - fromRow) * tile.getPrefHeight();

    transition.setByX(deltaX);
    transition.setByY(deltaY);
    transition.setInterpolator(Interpolator.EASE_BOTH);
    transition.play();
}

（二）CSS样式

使用JavaFX CSS美化界面：

/* src/main/resources/com/example/game/styles.css */
.tile {
   
    -fx-font-size: 24px;
    -fx-background-color: #4a86e8;
    -fx-text-fill: white;
    -fx-background-radius: 10px;
    -fx-effect: dropshadow(gaussian, rgba(0,0,0,0.3), 10, 0.5, 0.0, 0.0);
}

.tile:pressed {
   
    -fx-background-color: #3a76d8;
}

#statusLabel {
   
    -fx-text-fill: #333333;
}

五、打包与发布

使用Maven JLink插件创建可执行程序：

<!-- pom.xml -->
<plugin>
    <groupId>org.openjfx</groupId>
    <artifactId>javafx-maven-plugin</artifactId>
    <version>0.0.8</version>
    <configuration>
        <mainClass>com.example.game.Main</mainClass>
    </configuration>
</plugin>
<plugin>
    <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
    <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
    <version>3.10.1</version>
    <configuration>
        <source>17</source>
        <target>17</target>
    </configuration>
</plugin>

执行以下命令生成可执行文件：

mvn clean javafx:jlink

六、项目扩展建议

添加音效：使用JavaFX的MediaPlayer类添加移动和胜利音效
计时与计分系统：记录玩家完成时间和移动步数
关卡系统：实现不同难度的游戏关卡
AI求解器：实现A*算法自动求解华容道问题
多语言支持：使用JavaFX的ResourceBundle实现国际化

通过以上步骤，你可以构建一个功能完整、界面美观的数字华容道/石头迷阵游戏。现代Java技术的应用使代码更加简洁、可维护，同时提供了更好的用户体验。

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代码获取方式
https://pan.quark.cn/s/14fcf913bae6