Em jogos é mais comum ter apenas uma ou duas threads, como por exemplo uma para gerenciar a interface do usuário (a thread principal, digamos) e outra para gerenciar o game loopgame loop do jogo.
Em jogos é mais comum ter apenas uma ou duas threads, como por exemplo uma para gerenciar a interface do usuário (a thread principal, digamos) e outra para gerenciar o game loop do jogo.
Em jogos é mais comum ter apenas uma ou duas threads, como por exemplo uma para gerenciar a interface do usuário (a thread principal, digamos) e outra para gerenciar o game loop do jogo.
Como o @rdllopes já mencionou na resposta dele, não é uma boa prática fazer os seus objetos serem executados em threads diferentes, pois é muito comum que jogos tenham muitos objetos e fica bastante custoso para o sistema operacional fazer o escalonamento de muitas threads.
Em jogos é mais comum ter apenas uma ou duas threads, como por exemplo uma para gerenciar a interface do usuário (a thread principal, digamos) e outra para gerenciar o game loop do jogo.
Você não mencionou se está fazendo um jogo só pra aprender programação em Java ou para produzir um jogo realmente. Se não for para aprendizado, muito provavelmente será mais fácil (e produtivo) se você utilizar um Motor de Jogo pronto. Tais ferramentas facilitam muitíssimo o desenvolvimento de jogos por que já incluem o game loop, funções de áudio e de tratamento de entrada, e (em muitos casos) até mesmo bibliotecas para a simulação da física e da inteligência artificial. No caso do Java, um motor bastante famoso é o JMonkeyEngine.
Além do assunto da thread a sua questão também é sobre como ter comportamentos distintos em um objeto de jogo (uma bola). Por isso, eu preparei um exemplo para sugerir uma forma de implementação.
Antes de começar, é importante que você se familiarize com vetores e com a classe Vector2D
(de autoria de Jadrian Miles). Vetores são importantes no código porque são utilizados para representar a posição das bolas e sua velocidade.
import java.awt.geom.Point2D;
import java.lang.Math;
/**
* An extension to the relatively impotent java.awt.geom.Point2D.Double,
* Vector2D allows mathematical manipulation of 2-component vectors.
*
* @author Jadrian Miles
* @version 20031122
*/
public class Vector2D extends Point2D.Double {
/*
* (non-Javadoc)
*
* @see java.awt.geom.Point2D.Double#Point2D.Double()
*/
public Vector2D() {
super();
}
/*
* (non-Javadoc)
*
* @see java.awt.geom.Point2D.Double#Point2D.Double()
*/
public Vector2D(double x, double y) {
super(x, y);
}
/**
* Copy constructor
*/
public Vector2D(Vector2D v) {
x = v.x;
y = v.y;
}
/**
* @return the radius (length, modulus) of the vector in polar coordinates
*/
public double getR() {
return Math.sqrt(x * x + y * y);
}
/**
* @return the angle (argument) of the vector in polar coordinates in the
* range [-pi/2, pi/2]
*/
public double getTheta() {
return Math.atan2(y, x);
}
/*
* (non-Javadoc)
*
* @see java.awt.geom.Point2D.Double#setLocation(double, double)
*/
public void set(double x, double y) {
super.setLocation(x, y);
}
/**
* Sets the vector given polar arguments.
*
* @param r
* The new radius
* @param t
* The new angle, in radians
*/
public void setPolar(double r, double t) {
super.setLocation(r * Math.cos(t), r * Math.sin(t));
}
/** Sets the vector's radius, preserving its angle. */
public void setR(double r) {
double t = getTheta();
setPolar(r, t);
}
/** Sets the vector's angle, preserving its radius. */
public void setTheta(double t) {
double r = getR();
setPolar(r, t);
}
/** The sum of the vector and rhs */
public Vector2D plus(Vector2D rhs) {
return new Vector2D(x + rhs.x, y + rhs.y);
}
/** The difference of the vector and rhs: this - rhs */
public Vector2D minus(Vector2D rhs) {
return new Vector2D(x - rhs.x, y - rhs.y);
}
public boolean equals(Vector2D rhs) {
return x == rhs.x && y == rhs.y;
}
/** Product of the vector and scalar */
public Vector2D scalarMult(double scalar) {
return new Vector2D(scalar * x, scalar * y);
}
/** Dot product of the vector and rhs */
public double dotProduct(Vector2D rhs) {
return x * rhs.x + y * rhs.y;
}
/**
* Since Vector2D works only in the x-y plane, (u x v) points directly along
* the z axis. This function returns the value on the z axis that (u x v)
* reaches.
*
* @return signed magnitude of (this x rhs)
*/
public double crossProduct(Vector2D rhs) {
return x * rhs.y - y * rhs.x;
}
/** Product of components of the vector: compenentProduct( <x y>) = x*y. */
public double componentProduct() {
return x * y;
}
/** Componentwise product: <this.x*rhs.x, this.y*rhs.y> */
public Vector2D componentwiseProduct(Vector2D rhs) {
return new Vector2D(x * rhs.x, y * rhs.y);
}
/**
* An alias for getR()
* @return the length of this
*/
public double length() {
return getR();
}
/**
* Returns a new vector with the same direction as the vector but with
* length 1, except in the case of zero vectors, which return a copy of
* themselves.
*/
public Vector2D unitVector() {
if (getR() != 0) {
return new Vector2D(x / getR(), y / getR());
}
return new Vector2D(0,0);
}
/** Polar version of the vector, with radius in x and angle in y */
public Vector2D toPolar() {
return new Vector2D(Math.sqrt(x * x + y * y), Math.atan2(y, x));
}
/** Rectangular version of the vector, assuming radius in x and angle in y*/
public Vector2D toRect() {
return new Vector2D(x * Math.cos(y), x * Math.sin(y));
}
/** @return Standard string representation of a vector: "<x, y>" */
public String toString() {
return "<" + x + ", " + y + ">";
}
}
A classe mais importante do exemplo que eu preparei se chama simplemenge Game
. Eu fiz ela como uma Applet, mas você pode construir uma janela em Swing, por exemplo. O princípio é o mesmo: ela implementa a interface Runnable
porque ela é quem implementa a thread do game loop! O código está a seguir:
import java.awt.BorderLayout;
import javax.swing.JApplet;
/**
* Classe principal, de implementação do jogo.
* Exemplo para ilustração no SOPT.
* @author Luiz C. Vieira
*/
@SuppressWarnings("serial")
public class Game extends JApplet implements Runnable {
/** Thread de execução da applet. */
private Thread m_oMainThread;
/** Indicador de que o jogo está em execução. */
private boolean m_bRunning;
/** Taxa de quadros por segundo (framerate) ideal do jogo. */
private static float FPS = 1000f / 60f;
/**
* Método de inicialização da applet do jogo.
*/
@Override
public void init() {
super.init();
// Define tamanho da janela de jogo
setSize(800, 600);
// Adiciona a cena ao jogo
setLayout(new BorderLayout());
add(GameScene.instance);
// Cria e inicia a thread de execução do jogo
m_bRunning = true;
m_oMainThread = new Thread(this);
}
/**
* Método de início da applet do jogo.
*/
@Override
public void start() {
super.start();
m_oMainThread.start();
}
/**
* Método de interrupção da applet do jogo.
*/
@Override
public void stop() {
super.stop();
m_bRunning = false;
}
/**
* Método de execução da thread da applet do jogo.
* Basicamente implementa o game loop, atualizando na cena
* todos os componentes a cada quadro (cada iteração).
*/
@Override
public void run() {
long lPrevious = System.nanoTime() / 1000000;
long lLag = 0;
// Gameloop do jogo
while(m_bRunning) {
// Contabilização de tempo
long lCurrent = System.nanoTime() / 1000000;
long lElapsed = lCurrent - lPrevious;
lPrevious = lCurrent;
lLag += lElapsed;
// Processamento de entrada (teclado, mouse, etc) vai aqui!
// TODO
// Atualização do mundo!
// Faz chamadas de update enquanto o número desejado de quadros
// por segundo não tiver sido atingido
while(lLag >= Game.FPS)
{
GameScene.instance.update();
lLag -= Game.FPS;
}
// Renderização do jogo!
GameScene.instance.repaint();
}
}
}
Essa classe funciona assim:
- Na inicialização, ela adiciona o objeto singleton da classe
GameScene
(o cenário do jogo) sob um layout. - Então, cria uma thread que executará o método
run
do próprio objeto (this
). - O método
run
contém propriamente o game loop. O que ele faz é continuamente executarGameScene.instance.update();
(a simulação do mundo) eGameScene.instance.repaint();
(a atualização da tela do jogo), buscando controlar a taxa de atualização dos quadros do jogo (procure ler mais sobre framerate e gameloop na Internet se já não souber do que se trata, pois vale a pena).
A outra classe chama-se GameScene
e se trata meramente de uma classe que herda de JComponent
para ser adicionada à Applet, mas que especialmente contém todos os objetos do jogo. Note que eu fiz essa classe um singleton, mas idealmente você pode ter diferentes instâncias dela para cada fase. Ou seja, a ideia é que essa classe representa a cena ou fase atual do jogo. Aqui está o código:
import java.awt.Color;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Rectangle;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;
import javax.swing.JComponent;
/**
* Classe de implementação de cenas de jogo.
* @author Luiz C. Vieira
*/
@SuppressWarnings("serial")
public class GameScene extends JComponent {
/** Referência estática do vetor da gravidade. */
public static Vector2D GRAVITY = new Vector2D(0, 1);
/** Referência estática dos limites do mundo. */
public static Rectangle BOUNDS = new Rectangle(0, 0, 800, 600);
/** Matriz com as bolas instanciadas na cena. */
private ArrayList<Ball> m_lsBalls;
/** Instância singleton da cena. */
public static GameScene instance = new GameScene();
/**
* Construtor protegido.
*/
protected GameScene() {
// Cria 10 bolas aleatoriamente
m_lsBalls = new ArrayList<Ball>();
Color aColors[] = { Color.white, Color.blue, Color.red, Color.green, Color.orange, Color.cyan };
Random oRnd = new Random();
for(int i = 1; i <= 5; i++) {
int iRadius = oRnd.nextInt(50) + 10;
Color oColor = aColors[oRnd.nextInt(aColors.length)];
Ball oBall = new Ball(iRadius, oColor);
oBall.setPosition(new Vector2D(oRnd.nextDouble() * 800, oRnd.nextDouble() * 600));
oBall.setVelocity(new Vector2D(oRnd.nextDouble() * 10, oRnd.nextDouble() * 10));
// A primeira bola não perde velocidade!
if(i == 1) {
oBall.setBounciness(1);
oBall.setVelocity(new Vector2D(5, 0));
}
// A terceira bola não tem gravidade!
else if(i == 3) {
oBall.setOwnGravity(new Vector2D(0, 0));
oBall.setOwnGravityEnabled(true);
}
// A quinta bola tem a gravidade invertida (isto é, "cai pra cima")!
else if(i == 5) {
oBall.setOwnGravity(new Vector2D(0, -1));
oBall.setOwnGravityEnabled(true);
}
m_lsBalls.add(oBall);
}
}
/**
* Método de atualização da cena. É chamado a cada quadro do jogo.
*/
public void update() {
// Atualiza todos os objetos em cena
for(Ball oBall: m_lsBalls) {
oBall.update();
}
}
/**
* Método de pintura da cena.
* @param g Intância com o objeto Graphics da applet para pintura.
*/
@Override
public void paintComponent(Graphics g) {
super.paintComponent(g);
// Pinta o fundo da cena (simplesmente todo branco nesse exemplo)
g.setColor(Color.black);
g.fillRect(0, 0, GameScene.BOUNDS.width, GameScene.BOUNDS.height);
// Faz a repintura de cada um dos objetos em cena
for(Ball oBall: m_lsBalls) {
oBall.paint(g);
}
}
/**
* Getter de acesso aos objetos em cena.
* @return ArrayList com os objetos na cena.
*/
public ArrayList<Ball> getBalls() {
return m_lsBalls;
}
}
O método principal dessa classe é o update
, que é chamado lá no game loop a cada quadro do jogo. O que esse método faz parece bem simples, mas é fundamental: ele chama o método update de cada objeto em cena, de forma que eles possam se atualizar de maneira apropriada. O método paintComponent
é também importante porque é onde se implementa a renderização (desenho) da cena. Note que ele também executa o método paint
de cada objeto para que eles possam se desenhar na tela.
IMPORTANTE: A cena do jogo é herdada de
JComponent
porque essa classe (assim como JPanel, por exemplo) já implementa um controle de pintura chamado double buffering. Sem esse controle, a repintura da tela a cada quadro (controlada pelo game loop) faz a tela piscar (efeito conhecido como flickering).
Você vai notar que no construtor dessa classe eu crio 5 bolas com tamanho e cores aleatórias. Mas, mais importante (e relacionado à sua questão) eu configuro as bolas 1, 3 e 5 com "comportamentos" distintos que eu defini, como por exemplo fazer com que uma não obedeça a gravidade do mundo e que outra não perca velocidade ao colidir. Dá pra você brincar ai como quiser, e a grande sacada é controlar as especificidades de cada bola por meio de atributos e alterações na classe Ball
.
Aliás (e finalmente!), eis aqui o código da classe Ball
:
import java.awt.Color;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Rectangle;
import java.util.ArrayList;
/**
* Classe bola para exemplificação no SOPT.
* Ela não implementa thread! Esse controle fica por parte das classes
* Game e GameScene que executam o método update.
* @author Luiz C. Vieira
*/
public class Ball {
/** Vetor com a posição atual da bola. */
private Vector2D m_vPosition;
/** Vetor velocidade (direção de movimentação + velocidade do movimento) da bola. */
private Vector2D m_vVelocity;
/** Raio da bola pixels. */
private int m_iRadius;
/** Cor da bola. */
private Color m_oColor;
/** Indicador a respeito da bola usar a própria gravidade. */
private boolean m_bOwnGravity;
/** Vetor de gravidade específico para a bola. */
private Vector2D m_vOwnGravity;
/** Indicação de modo de depuração, para desenho do vetor velocidade. */
private static boolean DEBUG = true;
/**
* Fator de ressalto da bola, indicando qual proporção da velocidade a bola deve
* perder ao se chocar (colidir) com outro objeto no mundo. Valores válidos são
* no intervalo [0, 1]. O valor 0 indica que a bola simplesmente não quica (isto é,
* para completamente ao se chocar com algo). O valor 1 indica que a bola quica totalmente
* (isto é, não perde velocidade alguma ao se chocar).
*/
private float m_fBounciness;
/**
* Construtor padrão. Inicializa a bola com valores predefinidos.
*/
public Ball() {
m_iRadius = 25;
m_fBounciness = 0.8f;
m_vPosition = new Vector2D(0, 0);
m_vVelocity = new Vector2D(0, 0);
m_oColor = Color.red;
m_bOwnGravity = false;
m_vOwnGravity = new Vector2D(0, 1);
}
public Ball(int iRadius, Color oColor) {
m_iRadius = iRadius;
m_fBounciness = 0.8f;
m_vPosition = new Vector2D(0, 0);
m_vVelocity = new Vector2D(0, 0);
m_oColor = oColor;
m_bOwnGravity = false;
m_vOwnGravity = new Vector2D(0, 1);
}
/**
* Getter da posição atual da bola.
* @return Vetor com a posição atual da bola.
*/
public Vector2D getPosition() {
return m_vPosition;
}
/**
* Setter da posição atual da bola.
* @param vPosition Vetor com a nova posição para a bola.
*/
public void setPosition(Vector2D vPosition) {
m_vPosition = vPosition;
}
/**
* Getter da velocidade da bola.
* @return Vetor com a velocidade atual da bola.
*/
public Vector2D getVelocity() {
return m_vVelocity;
}
/**
* Setter da velocidade da bola.
* @param vVelocity Vetor com a nova velocidade da bola.
*/
public void setVelocity(Vector2D vVelocity) {
m_vVelocity = vVelocity;
}
/**
* Getter do raio da bola.
* @return Raio da bola em pixels.
*/
public int getRadius() {
return m_iRadius;
}
/**
* Setter do raio da bola.
* @param iRadius Novo raio da bola, em pixels.
*/
public void setRadius(int iRadius) {
m_iRadius = iRadius;
}
/**
* Getter do fator de ressalto da bola.
* @return Float com o fator de ressalto da bola, no intervalo [0, 1].
*/
public float getBounciness() {
return m_fBounciness;
}
/**
* Setter do fator de ressalto da bola.
* @param fBounciness Float com o fator de ressalto da bola, no intervalo [0, 1].
* Valores fora do intervalo são ajustados para a extremidade limitante.
*/
public void setBounciness(float fBounciness) {
if (fBounciness < 0.0f)
m_fBounciness = 0.0f;
else if(fBounciness > 1.0f)
m_fBounciness = 1.0f;
else
m_fBounciness = fBounciness;
}
/**
* Getter da indicação de gravidade específica da bola habilitada.
* @return Booleano indicando se está ou não habilitada.
*/
public boolean getOwnGravityEnabled() {
return m_bOwnGravity;
}
/**
* Setter da indicação de gravidade específica da bola habilitada.
* @param bEnable Booleano indicando se deve ou não habilitar.
*/
public void setOwnGravityEnabled(boolean bEnabled) {
m_bOwnGravity = bEnabled;
}
/**
* Getter da gravidade específica da bola.
* @return Vetor com a gravidade específica da bola.
*/
public Vector2D getOwnGravity() {
return m_vOwnGravity;
}
/**
* Setter da gravidade específica da bola.
* @param vOwnGravity Vetor com a nova gravidade específica da bola.
*/
public void setOwnGravity(Vector2D vOwnGravity) {
m_vOwnGravity = vOwnGravity;
}
/**
* Método de desenho da bola. É chamado pela cena sempre que for necessário
* repintar a bola.
* @param g Instância do objeto Graphics para pintura da bola.
*/
public void paint(Graphics g) {
// Simplesmente desenha no Graphics uma bola (mas poderia copiar uma
// imagem ou um quadro de uma animação).
Vector2D vTopLeft = new Vector2D(m_vPosition.x - m_iRadius, m_vPosition.y - m_iRadius);
int iDiameter = 2 * m_iRadius;
g.setColor(m_oColor);
g.fillOval((int) vTopLeft.x, (int) vTopLeft.y, iDiameter, iDiameter);
// Se a depuração está ligada, desenha o vetor velocidade
if(Ball.DEBUG) {
g.setColor(Color.yellow);
Vector2D vVel = m_vVelocity.scalarMult(10); // Escala x10 para facilitar a visualização
Vector2D vAux = m_vPosition.plus(vVel);
g.drawLine((int) m_vPosition.x, (int) m_vPosition.y, (int) vAux.x, (int) vAux.y);
}
}
/**
* Método de atualização do objeto. É chamado a cada quadro do jogo.
*/
public void update() {
// Adiciona a gravidade à velocidade da bola
// Ou seja: Velocidade = Velocidade + Gravidade
if(!m_bOwnGravity)
m_vVelocity = m_vVelocity.plus(GameScene.GRAVITY);
else
m_vVelocity = m_vVelocity.plus(m_vOwnGravity);
// Atualiza a posição da bola de acordo com a velocidade (direção e valor)
m_vPosition = m_vPosition.plus(m_vVelocity);
// Trata colisões com o mundo e com outras bolas
handleCollisions();
}
/**
* Método de tratamento das colisões. Simplesmente inverte o vetor nos eixos x e y quando
* a bola se choca com as bordas do mundo, e calcula o vetor inverso à direção em que as bolas
* se chocam umas com as outras.
* OBSERVAÇÃO: É apenas um exemplo BEM SIMPLES, não inclui cálculos da física relativos à quantidade
* de movimento, coeficientes de restituição, energia elástica, etc.
*/
protected void handleCollisions() {
boolean bCollided = false;
// Primeiro, trata a colisão com os limites do mundo, simplesmente invertendo
// a velocidade de acordo com a borda com que a bola colidir.
Rectangle oBounds = GameScene.BOUNDS;
if(m_vPosition.x - m_iRadius <= oBounds.x) {
m_vPosition.x = oBounds.x + m_iRadius;
m_vVelocity.x *= -1;
bCollided = true;
}
else if(m_vPosition.x + m_iRadius >= oBounds.width) {
m_vPosition.x = oBounds.width - m_iRadius;
m_vVelocity.x *= -1;
bCollided = true;
}
if(m_vPosition.y - m_iRadius <= oBounds.y) {
m_vPosition.y = oBounds.y + m_iRadius;
m_vVelocity.y *= -1;
bCollided = true;
}
else if(m_vPosition.y + m_iRadius >= oBounds.height) {
m_vPosition.y = oBounds.height - m_iRadius;
m_vVelocity.y *= -1;
bCollided = true;
}
// Agora, trata a colisão da bola com as demais bolas
ArrayList<Ball> lsBalls = GameScene.instance.getBalls();
for(Ball oOtherBall: lsBalls) {
if(!oOtherBall.equals(this)) { // Naturalmente, ignora a si próprio
// Checar colisão entre círculos é beeeeemmmm fácil!
// Duas bolas estão em colisão se a distância entre seus pontos
// centrais for menor ou igual do que a soma de seus raios.
double dDistance = m_vPosition.distance(oOtherBall.getPosition());
if(dDistance <= m_iRadius + oOtherBall.getRadius()) {
// Obtém o vetor unitário (normalizado) que aponta para a direção em que a bola colidou com a outra.
// Simples aritmética de vetores: http://pt.wikipedia.org/wiki/Vetor_(matem%C3%A1tica)#Subtra.C3.A7.C3.A3o
Vector2D vForceDir = m_vPosition.minus(oOtherBall.getPosition()).unitVector();
// Ajusta a posição da bola atual para que ela fique garantidamente "fora"
// da outra bola
Vector2D vAway = new Vector2D(vForceDir.x, vForceDir.y);
vAway.setR(m_iRadius + oOtherBall.getRadius());
m_vPosition = oOtherBall.getPosition().plus(vAway);
// A "força" com que a bola será ricocheteada é igual à soma das velocidades das duas bolas
double dSpeed = m_vVelocity.length() + oOtherBall.getVelocity().length();
Vector2D vForce = new Vector2D(vForceDir.x, vForceDir.y);
vForce = vForce.scalarMult(dSpeed);
// Soma o vetor força com a velocidade da bola
m_vVelocity = m_vVelocity.plus(vForce);
bCollided = true;
}
}
}
// Aplica o fator de ressalto à bola se ela colidiu com algo
if(bCollided)
m_vVelocity = m_vVelocity.scalarMult(m_fBounciness);
}
}
Essa classe usa e abusa de vetores, e eu honestamente espero que os comentários te ajudem a entender (caso você já não entenda bastante do assunto - caso você entenda, desculpe por eu ser tão didático). Mas o mais importante ai é que você vai notar que ela não herda de nada! O ponto-chave são, novamente, os métodos update
e paint
. No método update
, a velocidade da bola é atualizada com a gravidade e as colisões são verificadas (para diminuir uma pequena parte da velocidade a cada colisão e para alterar a direção da velocidade conforme as colisões). Já no método paint
a bola é simplesmente desenhada. Fiz um exemplo bem bobo, mas você pode desenhar uma imagem ou mesmo uma animação (desenhando um quadro por vez a cada chamada de paint
, por exemplo).
A "simulação de física" (se é que ela pode ser assim chamada) é beeeemmmm inocente, mas serve para exemplificar (e pra tornar tudo mais divertido!). O resultado final é uma janela com 5 bolas que se movem e se chocam umas com as outras, algo como ilustra a figura abaixo:
As linhas amarelas são de depuração e indicam os vetores de velocidade. Desligue fazendo Ball.DEBUG = false;
.
E é isso ai. Boa sorte com o seu jogo. :)