На Java разрабатывают практически всё, от банковских приложений до научных программ. Плюс языка в том, что код будет работать везде, где есть виртуальная машина Java. Именно поэтому Java часто выбирают для кроссплатформенных приложений, в том числе для мобильных и десктопных игр. Рассказываем, как это работает, и прикладываем инструкцию, как написать свою первую игру на Java.
Java для разработки игр
Долгое время Java был основным языком для разработки мобильных игр под сотовые телефоны, потом язык стал сердцем системы Android. Поэтому множество проектов из начала двухтысячных годов используют под капотом Java. К примеру, культовая игра Gravity Defied, в которой надо помочь мотоциклисту проехаться по холмам и не упасть, разработана на Java.
Пример десктопного проекта игры на Java — Minecraft, основная версия полностью написана на этом языке. Позже Microsoft переписала проект на C++ и выпустила Bedrock Edition, но все равно продолжает поддерживать версию на Java, которая обеспечивает большую совместимость, особенно на старом железе.
Java можно использовать не только для изучения основ геймдева, но и для разработки больших успешных проектов, в которые играют миллионы пользователей.
Игровые движки на Java
На Java существуют специальные движки, в которых есть все необходимое для создания игры. С помощью такого движка процесс разработки игры становится быстрее, а программисту не надо тратить много времени на базовые задачи. В геймдев-индустрии чаще выбирают C# или С++, поэтому движки для Java выглядят чуть проще:
- jMonkeyEngine — высокопроизводительный движок для 3D-игр. Полностью поддерживает работу с драйвером для 3D-графики OpenGL и содержит в себе множество готовых реализаций для физических симуляций и визуализаций. Код проекта открыт, а использовать jMonkeyEngine можно бесплатно.
- LibGDX — фреймворк для создания игр, написанный на Java, но некоторые части реализованы на C++. Проект кроссплатформенный, поэтому с его помощью можно создавать игры для Windows, Linux, RaspberryOS, macOS, Android, iOS и браузера. В основном его используют для мобильных 2D-игр.
- LWJGL (Lightweight Java Game Library) — мощный 3D-движок для высокоэффективных проектов. Поддерживает работу с Vulkan, OpenGL и другими открытыми графическими API. Есть все необходимое для сборки готовых проектов под Windows, macOS, Linux и VR-гарнитуры Oculus. Именно на этом движке написали Java-версию Minecraft.
Правила игры
Теперь мы знаем практически всё, что нужно для создания собственной игры на Java. Делать ее будем с помощью графической библиотеки Swing. Она уже входит в Java и помогает создавать интерфейсы для окон и виджетов. Это не профессиональный движок, но он позволяет реализовать простые игры.
Для начала обозначим правила:
- главным игровым объектом будет яркий квадрат, двигающийся по горизонтали в нижней части окна;
- в верхней части появляются объекты другой формы и цвета, опускающиеся вниз с разной скоростью;
- падающие объекты нельзя задевать;
- в левой верхней части расположен счетчик объектов, от которых удалось увернуться;
- если коснуться падающего объекта, то игра завершается.
Пишем код
Для начала создадим класс, в котором будем хранить все необходимые переменные. Сразу зададим им начальные значения. Некоторые из них будут меняться по ходу игры и возвращаться в исходное значение после завершения. В нашем классе SimpleGame наследуется от JPanel, который помогает выстраивать интерфейс:
public class SimpleGame extends JPanel implements ActionListener, KeyListener {
private int playerX = 175; // Начальное положение игрока по горизонтали
private int playerY = 480; // Начальное положение игрока по вертикали
private int playerSpeed = 15; // Скорость движения игрока
private ArrayList<Integer> enemyX = new ArrayList<>(); // X-координаты врагов
private ArrayList<Integer> enemyY = new ArrayList<>(); // Y-координаты врагов
private int enemySpeed = 20; // Скорость движения врагов
private Timer timer; // Таймер для обновления экрана
private boolean gameOver = false; // Флаг окончания игры
private int score = 0; // Счет игрока
Теперь создадим класс игры SimpleGame, в котором обозначим настройки. Вместе с этим создадим таймер с интервалом 100 миллисекунд и запустим его:
public SimpleGame() {
addKeyListener(this);
setFocusable(true);
setFocusTraversalKeysEnabled(false);
timer = new Timer(100, this); // Тут создаем таймер
timer.start(); // В этой строчке его запускаем
}
Код на Java не запустится, если в нем нет главного класса main, поэтому создадим его и обозначим в нем настройки окна. Название укажем в frame, а размеры — в setSize:
public static void main(String[] args) {
JFrame frame = new JFrame("Simple Game");
SimpleGame game = new SimpleGame();
frame.add(game);
frame.setSize(400, 600);
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
frame.setVisible(true);
}
Все подготовительные этапы выполнены, и можно переходить к отрисовке объектов на экране. Для этого используем возможности Swing. Фон зальем черным цветом, а объект игрока — белым. В качестве обозначения цветов можно использовать их англоязычные названия, но заглавными буквами. К примеру, BLACK, WHITE, RED:
public void paintComponent(Graphics g) {
super.paintComponent(g);
g.setColor(Color.BLACK); // Заливаем фон черным цветом
g.fillRect(0, 0, 400, 600);
g.setColor(Color.WHITE); // Белый цвет для фигуры игрока
g.fillRect(playerX, playerY, 50, 50); // Рисуем объект игрока
Фон и игрок на экране уже есть, но теперь не хватает врагов. Отрисуем их в верхней части окна и отобразим с помощью красных кругов. Вражеских объектов на игровом поле может быть несколько одновременно, поэтому выводить их будем с помощью цикла for:
for (int i = 0; i < enemyX.size(); i++) {
g.setColor(Color.RED); // Используем красный цвет
g.fillOval(enemyX.get(i), enemyY.get(i), 20, 20);
}
Теперь закончим основной интерфейс надписями на экране. В верхнем левом углу будем выводить актуальный счет, а после проигрыша по центру будем показывать надпись «Конец игры». Их сделаем белым цветом и выберем шрифт Arial. В конце игры будем останавливать игровой таймер:
g.setColor(Color.WHITE);
g.setFont(new Font("Arial", Font.PLAIN, 20));
g.drawString("Счет: " + score, 10, 30); // Выводим счет игрока на экран
if (gameOver) {
g.setFont(new Font("Arial", Font.PLAIN, 40));
g.drawString("Конец игры", 120, 300); // Выводим надпись "Конец игры" при окончании игры
timer.stop(); // Останавливаем таймер
}
Пришло время оживить врагов. Их объекты должны спускаться вниз и удаляться при пересечении нижней линии окна. В этот же момент счет игрока должен увеличиваться на число, равное количеству вражеских объектов. Все это реализуем в классе actionPerformed. В конце обязательно обновляем экран. Иначе враги будут оставаться на нем и копиться:
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
if (!gameOver) {
for (int i = 0; i < enemyX.size(); i++) {
enemyY.set(i, enemyY.get(i) + enemySpeed); // Двигаем врагов вниз по экрану
if (enemyY.get(i) >= 600) {
enemyX.remove(i);
enemyY.remove(i);
score++; // Увеличиваем счет при уничтожении врага
}
}
repaint(); // Обновляем экран
Добавим механизм, который будет создавать на экране новых врагов, если на нем никого нет. В конце добавим проверку cтолкновений с объектом игрока:
if (enemyX.isEmpty()) {
spawnEnemy(); // Создаем нового врага, если текущих нет на экране
}
checkCollision(); // Проверяем коллизию игрока с врагами
Мы уже реализовали правила рендеринга врагов и механизм их спуска вниз, но все еще не умеем отслеживать их количество на экране. В классе spawnEnemy сразу обозначим, что одновременно на экране может быть не меньше одного и не больше пяти вражеских объектов. Можно поэкспериментировать с количеством, меняя значение переменной numEnemies:
public void spawnEnemy() {
Random rand = new Random();
int numEnemies = rand.nextInt(5) + 1; // Генерируем от 1 до 5 врагов за раз
for (int i = 0; i < numEnemies; i++) {
int x = rand.nextInt(350); // Генерируем случайную X-координату для врага
int y = 0;
enemyX.add(x);
enemyY.add(y); // Добавляем врага в списки координат
}
}
Если игрок сталкивается с объектом врага, то игра сразу же завершается. В разработке игр столкновения объектов обычно называют коллизиями, а в профессиональных движках за их отслеживание отвечают специальные механизмы. В нашем проекте мы сами реализуем такой.
Для отслеживания столкновений важно знать границы двух объектов. Если они соприкасаются, то запускается определенное действие. К примеру, если границы двух объектов-автомобилей в игре сходятся, то начинает воспроизводиться анимация столкновения и разрушений. В нашем случае игра будет завершаться, а на экран выводится надпись «Конец игры»:
public void checkCollision() {
Rectangle playerBounds = new Rectangle(playerX, playerY, 50, 50); // Границы игрока
for (int i = 0; i < enemyX.size(); i++) {
Rectangle enemyBounds = new Rectangle(enemyX.get(i), enemyY.get(i), 20, 20); // Границы врага
if (playerBounds.intersects(enemyBounds)) {
gameOver = true; // Если произошло столкновение, игра заканчивается
break;
}
}
}
Пришла пора оживить игрока. Главный объект может двигаться только влево и вправо по горизонтали. Это упрощает нам задачу, так как не надо реализовывать дополнительные модели управления. Для перемещения будем использовать клавиши стрелок, которые обозначаются как VK_LEFT и VK_RIGHT. При нажатии просто будем менять координаты объекта игрока по оси x:
@Override
public void keyPressed(KeyEvent e) {
int key = e.getKeyCode();
if (!gameOver) {
if (key == KeyEvent.VK_LEFT && playerX > 0) {
playerX -= playerSpeed; // Перемещаем игрока влево
}
if (key == KeyEvent.VK_RIGHT && playerX < 350) {
playerX += playerSpeed; // Перемещаем игрока вправо
}
}
}
Весь код игры выглядит так:
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.event.KeyEvent;
import java.awt.event.KeyListener;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;
public class SimpleGame extends JPanel implements ActionListener, KeyListener {
private int playerX = 175; // Начальное положение игрока по горизонтали
private int playerY = 480; // Начальное положение игрока по вертикали
private int playerSpeed = 15; // Скорость движения игрока
private ArrayList<Integer> enemyX = new ArrayList<>(); // X-координаты врагов
private ArrayList<Integer> enemyY = new ArrayList<>(); // Y-координаты врагов
private int enemySpeed = 20; // Скорость движения врагов
private Timer timer; // Таймер для обновления экрана
private boolean gameOver = false; // Флаг окончания игры
private int score = 0; // Счет игрока
public SimpleGame() {
addKeyListener(this);
setFocusable(true);
setFocusTraversalKeysEnabled(false);
timer = new Timer(100, this); // Тут создаем таймер
timer.start(); // В этой строчке его запускаем
}
public static void main(String[] args) {
JFrame frame = new JFrame("Simple Game");
SimpleGame game = new SimpleGame();
frame.add(game);
frame.setSize(400, 600);
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
frame.setVisible(true);
}
public void paintComponent(Graphics g) {
super.paintComponent(g);
g.setColor(Color.BLACK); // Заливаем фон черным цветом
g.fillRect(0, 0, 400, 600);
g.setColor(Color.WHITE); // Белый цвет для фигуры игрока
g.fillRect(playerX, playerY, 50, 50); // Рисуем объект игрока
for (int i = 0; i < enemyX.size(); i++) {
g.setColor(Color.RED); // Используем красный цвет
g.fillOval(enemyX.get(i), enemyY.get(i), 20, 20);
}
g.setColor(Color.WHITE);
g.setFont(new Font("Arial", Font.PLAIN, 20));
g.drawString("Счет: " + score, 10, 30); // Выводим счет игрока на экран
if (gameOver) {
g.setFont(new Font("Arial", Font.PLAIN, 40));
g.drawString("Конец игры", 120, 300); // Выводим надпись "Конец игры" при окончании игры
timer.stop(); // Останавливаем таймер
}
}
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
if (!gameOver) {
for (int i = 0; i < enemyX.size(); i++) {
enemyY.set(i, enemyY.get(i) + enemySpeed); // Двигаем врагов вниз по экрану
if (enemyY.get(i) >= 600) {
enemyX.remove(i);
enemyY.remove(i);
score++; // Увеличиваем счет при уничтожении врага
}
}
repaint(); // Перерисовываем экран
if (enemyX.isEmpty()) {
spawnEnemy(); // Создаем нового врага, если текущих нет на экране
}
checkCollision(); // Проверяем коллизию игрока с врагами
}
}
public void spawnEnemy() {
Random rand = new Random();
int numEnemies = rand.nextInt(5) + 1; // Генерируем от 1 до 5 врагов за раз
for (int i = 0; i < numEnemies; i++) {
int x = rand.nextInt(350); // Генерируем случайную X-координату для врага
int y = 0;
enemyX.add(x);
enemyY.add(y); // Добавляем врага в списки координат
}
}
public void checkCollision() {
Rectangle playerBounds = new Rectangle(playerX, playerY, 50, 50); // Границы игрока
for (int i = 0; i < enemyX.size(); i++) {
Rectangle enemyBounds = new Rectangle(enemyX.get(i), enemyY.get(i), 20, 20); // Границы врага
if (playerBounds.intersects(enemyBounds)) {
gameOver = true; // Если произошло столкновение, игра заканчивается
break;
}
}
}
@Override
public void keyTyped(KeyEvent e) {}
@Override
public void keyPressed(KeyEvent e) {
int key = e.getKeyCode();
if (!gameOver) {
if (key == KeyEvent.VK_LEFT && playerX > 0) {
playerX -= playerSpeed; // Перемещаем игрока влево
}
if (key == KeyEvent.VK_RIGHT && playerX < 350) {
playerX += playerSpeed; // Перемещаем игрока вправо
}
}
}
@Override
public void keyReleased(KeyEvent e) {}
}
Что дальше
У нас есть готовая игра, которую можно модифицировать, вот пара идей для вдохновения:
- в проект можно добавить фоновую музыку и звуки, которые будут воспроизводиться при движении игрока и проигрыше. Так игра получится увлекательнее и живее;
- уворачиваться от вражеских объектов со временем надоедает, поэтому для разнообразия игрового процесса можно добавить возможность уничтожать врагов с помощью стрельбы. Для этого надо реализовать класс пуль, их внешний вид и физику движения. При столкновении с врагом с экрана должны пропадать сам враг и пуля;
- вместе с врагами случайно могут спускаться различные бонусы, к примеру, дополнительная жизнь или щит от врагов на какое-то время;
- можно добавить возможность обменивать накопленные очки на дополнительные способности, облегчающие игру. К примеру, позиции спуска следующих игроков могут подсвечиваться, чтобы у игрока была возможность подготовиться.
