Java：使用Swing编写游戏的程序设计

Question

我是相对来说比较新的游戏开发者。我已经研究游戏开发和制作游戏2-3个月了，使用的是Java语言。

一直以来，我都是用Swing进行图形处理（也就是整个游戏显示在JPanel上，使用Graphics2D对象）。到目前为止，这个方法还没有出现过问题。

但最近，在我的最新项目中出现了一个问题：某些方法无论何时被调用，时间间隔都不一致（有时每15-16毫秒运行一次，有时开始每3000毫秒运行一次）。

我进行了一些沉闷的调试和研究，并发现这种情况可能是因为我没有正确地处理Swing和线程造成的。

我的整个游戏循环都在非EDT线程的run()方法里面运行。所以我一直在修改Swing元素，导致问题显而易见。

当我找到这个问题时，我想：

“嘿，我可以简单地使用SwingUtilities.invokeLater()使游戏循环在EDT中运行！”

但接着我想到，就像“禁止”在EDT外部操作Swing元素一样，也会在EDT内部操纵非Swing对象会有问题（我觉得……这个说法正确吗？）。

如果是的话，那么我不知道如何在使用Swing时安全地开发游戏，以避免涉及Swing和线程的奇怪问题。

我的问题是：

如何使用Swing安全地开发游戏？有哪些好的准则需要严格遵守，以避免涉及Swing和线程的问题？每个使用Swing的游戏开发者都应该了解哪些指令呢？

对于我来说，这非常重要，因为我非常想用Java进行游戏开发，但如果我不能理解这个问题，我永远无法顺利开发游戏。

谢谢您的帮助。

- Aviv Cohn

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根据我的经验，使用单个非EDT线程是有效的。 - Darkhogg

@Darkhogg 怎么回事？我认为在没有EDT的情况下从外部操纵JPanel应该会引起问题。 - Aviv Cohn

Swing是一个小部件库，具有按钮、复选框等控件……实际上，它适用于数据和生产力应用程序。对于游戏来说，你只需要一个像素缓冲区或OpenGL缓冲区来进行绘制即可。您是否考虑过lwjgl或jogl？即使是2D游戏也是如此。 - user2684301

在最糟糕的情况下，你可以手动绘制GUI（例如绘制一个矩形，然后在其上绘制字符串等），但我不建议这样做。 - WVrock

只是过了两年，我想说在Swing（或任何其他“GUI”）中开发游戏是疯狂的，因为有专门用于此目的的多媒体库。同样的道理也适用于另一种情况：尝试仅使用多媒体库来开发整个GUI... - Ericson Willians

Answer 1

只要您不修改的是面板上绘制的图形，大部分情况下您就可以正常运行。就像单个非EDT线程在大多数情况下工作一样。只要您不添加或删除任何GUI元素、不调整大小、不隐藏等等，Swing就不会干扰其内部细节，从而导致您的线程和EDT之间出现竞态条件——这在大多数情况下都不会发生问题。

即使用户最小化面板时，您的非EDT代码正在绘制，也不会导致崩溃——面板可能会丢弃其旧的图形上下文，并开始使用新的图形上下文，但旧的上下文将保持有效，直到您释放它（这与C++不同，C++中delete立即使对象无效，这会导致另一个线程仍然使用本地指针时崩溃）。

问题在于，如果您使用“我还没有看到出现错误的情况，对我总是奏效”的方法，那么您就依赖于未定义的行为，只要更新JVM，您的代码就可能开始崩溃。

您能做的最好的事情是在EDT线程上设置GUI，在不同的线程上运行游戏逻辑，在定时器上每20毫秒（或您想要的帧率）调用面板的repaint()。然后，有一个类对象，保存显示当前游戏状态所需的所有内容。在同步的代码块内，让面板的paint()生成自己的对象副本，并在主线程计算游戏需要的任何内容时使用该副本。当然，主线程也应该使用相同的同步来写入类对象。这样，您就可以得到可能的最大线程分离。

仅在EDT上运行整个游戏线程可能行不通，因为您的游戏进行的任何可能需要一段时间的操作都会导致UI冻结。任何需要大量UI资源的事情都会影响您的游戏逻辑。

顺便问一下，您确定最初的问题（每隔一段时间出现长时间延迟，但不总是）不是垃圾回收的结果吗？我见过这种情况多次；如果您不使用并行垃圾回收器，则GC可能会运行数十秒钟并阻塞其他所有内容。

- Guntram Blohm