Текст книги "Создание игр для мобильных телефонов"

Основной набор инструментов и API, необходимых для создания полноценных Java-приложений, известен как J2SE (Java 2 Standard Edition). J2SE используется как для создания самостоятельных приложений, так и для программирования Web-апплетов. Другая разновидность Java – это J2EE (Java 2 Enterprise Edition), предназначенный для создания корпоративных приложений. J2EE отличается от J2SE, поскольку для него существенна функциональная поддержка корпоративных приложений. Представьте большое сетевое приложение, обеспечивающее работу eBay или Amazon.com, и вы поймете, для чего предназначен J2EE.

Учитывая, что мобильные беспроводные устройства имеют меньшие вычислительные мощности и меньшие экраны (по сравнению с настольными аналогами), становится очевидным, что J2ME – это упрощенная версия J2SE с уменьшенным набором функций. На самом деле J2ME – это часть J2SE, которая поддерживает минимальный набор инструментов, необходимый для программирования мобильных устройств как проводных, так и беспроводных.

Также J2ME обладает рядом особенностей, уникальных для мобильных устройств. Эти три пакета (J2ME, J2SE и J2EE) образуют технологию Java 2.

Вы можете спросить, зачем я затрагиваю прочие разновидности Java в книге, посвященной программированию мобильных игр. Дело в том, что это обязательный минимум, который вы должны знать в отношении J2ME. Не волнуйтесь – после того как вы немного больше познакомитесь с J2ME, мы приступим к созданию игр!

Если вы используете J2ME, то вы столкнетесь с новыми терминами и аббревиатурами. Во-первых, вы встретите термин «конфигурация» (configuration). Конфигурация – это минимальный набор API, необходимый для написания приложения и его запуска на ряде мобильных устройств. Стандартная конфигурация мобильных устройств известна как Ограниченная Конфигурация Мобильного Устройства (Connected Limited Device Configuration, CLDC). CLDC – это минимальный набор функций, которым должно обладать любое беспроводное устройство. В CLDC учитываются такие факторы, как объем свободной памяти устройства, а также мощность процессора.

Если рассмотреть более подробно, CLDC включает в себя следующие параметры мобильного устройства:

► множество используемых Java-функций;

► функциональность виртуальной машины Java;

► набор API, необходимый для разработки приложения;

► аппаратные средства мобильного устройства.

Вы, вероятно, можете подумать, что при программировании для мобильных устройств в вашем распоряжении находятся все возможности Java, однако это не так вследствие ограничений CLDC, связанных с пониженной вычислительной мощностью таких устройств. Кроме ограничений API, CLDC также накладывает ограничения и на аппаратную часть устройств, поддерживающих Java:

► объем памяти, необходимый Java, составляет 160 Кб;

► 16-битный процессор;

► низкое потребление энергии (обычно низкий расход батареи);

► соединение с сетью (часто беспроводное со скоростью 9600 бит/с или меньше).

К CLDC устройствам относятся (но не только указанные устройства) мобильные телефоны, пейджеры, PDA, карманные компьютеры и бытовые приборы. Конечно, нас прежде всего интересуют мобильные телефоны.

В копилку Игрока

Кроме CLDC J2ME определяет еще одну конфигурацию, известную как CDC (Connected Device Configuration – Конфигурация сетевого устройства), которая накладывает ограничения на более мощные и габаритные устройства по сравнению с мобильными. Следовательно, CDC имеет больший набор возможностей, чем CLDC.

Во главе конфигурации находится профиль (profile), который представляет собой особый набор API, предназначенный для конкретного типа устройства. Конфигурация в общих чертах описывает семейство устройств, в то время как профиль дает более детальное описание, выделяющее тип устройства внутри семейства. MIDP (Mobile Information Device Profile – информационный профиль мобильного устройства) – это профиль, построенный на основе CLDC, который описывает беспроводные мобильные устройства, такие как телефон или пейджер.

Кроме указания API, используемых для разработки приложений для конкретного типа устройств, MIDP также описывает минимальные требования к аппаратному и программному обеспечению. Это очень важно, поскольку вы всегда знаете, каковы наихудшие условия работы созданного вами приложения.

В копилку Игрока

Существует две версии профиля MIDP: 1.0 и 2.0. Хотя телефоны MIDP 1.0 имеют достаточно большую функциональность, MIDP 2.0 предоставляет более широкие возможности J2ME для программирования игр. Эта книга целиком посвящена MIDP 2.0, поскольку такие мобильные телефоны с огромной скоростью замещают телефоны, поддерживающие более ранний профиль MIDP 1.0, если уже не полностью вытеснят их к моменту, когда вы закончите прочтение книги.

Оценка требований MIDP к аппаратному обеспечению

Важной частью стандарта MIDP являются требования к аппаратному обеспечению устройств MIDP 2.0. Эти требования накладываются на следующие параметры:

► память;

► экран;

► ввод;

► сеть.

Требования к памяти согласно MIDP 2.0 следующие:

► 256 Кб недоступной памяти для библиотек MIDP API;

► 128 Кб памяти для системы работы Java;

► 8 Кб недоступной памяти для постоянных данных приложений.

Требования к вводу MIDP-устройств оговаривают, что устройство должно иметь клавиатуру или сенсорный экран. Обратите внимание, что мышь не является устройством ввода, поскольку сложно представить мобильное устройство, работа с которым осуществляется с помощью мыши. Однако такое устройство вполне может иметь сенсорный экран и электронное перо.

В копилку Игрока

Если вам интересно, то в MIDP постепенно начинают входить джойстики. Компании Sony/Ericsson и Samsung предлагают мобильные телефоны с маленькими джойстиками, встроенными в клавиатуру. Поскольку на самом деле MIPD непосредственно не поддерживает джойстики, то джойстик можно использовать, если его положения ассоциированы с соответствующими клавишами клавиатуры.

Требования MIDP к дисплею представляют особый интерес, поскольку для мобильных устройств экран – это один из самых ограниченных параметров. Устройство MIDP должно иметь экран размером 96х54 пикселя с глубиной цвета 1 бит. Это означает, что экран должен быть как минимум 96 пикселей в высоту и 54 пикселя в ширину и, по крайней мере, должен быть черно-белым. Кроме того, форматное соотношение экрана должно быть 1:1, это означает, что пиксели должны иметь форму прямоугольника.

В копилку Игрока

В реальности большинство телефонов MIDP 2.0 превосходят минимальные требования за счет цветного дисплея и более широкого экрана.

Последнее требование к аппаратному обеспечению – это работа в сети, которое оговаривает минимальные требования к поддержке сетей. MIDP-устройство должно иметь двунаправленное беспроводное сетевое соединение любого вида. Такое соединение может быть прерывным (например, dial-up) и иметь ограниченную скорость передачи данных (9600 бит/с). Это очень важно, поскольку при разработке мобильных игр вы должны быть очень внимательны при определении скорости передачи данных, особенно в играх, для которых быстродействие необходимо (игры в стиле «экшн»).

Оценка требований MIDP к программному обеспечению

Кросс-платформенная природа Java позволяет преодолевать различия между множеством операционных систем. Но несмотря на это, спецификация MIDP устанавливает ряд ограничений, касающихся операционной системы мобильного устройства. Ниже перечислены основные требования к программному обеспечению MIDP-устройств:

► минимальное ядро, необходимое для выполнения низкоуровневых функций, таких как, например, прерывания, исключения и очередь;

► механизм чтения и записи в постоянную память;

► механизм для установки таймеров и отметки времени данных;

► доступ на запись/чтение к сетевому соединению устройства;

► механизм перехвата ввода с клавиатуры или сенсорного экрана;

► минимальная поддержка битовых изображений;

► механизм распределения жизненного цикла приложений.

Эти требования, пусть даже и минимальные, предоставляют достаточно широкий набор средств, который можно использовать для создания MIDP-игр.

Я знаю, что вам, вероятно, уже не терпится написать какой-нибудь код и окунуться с головой в программирование мобильных игр, однако в этой главе речь шла об основах. Вы узнали не только о мобильных играх в общих чертах, но также и о различных опциях разработки мобильных игр. Если говорить более подробно, вы узнали, что Java – это лидирующий пакет, и почему эта платформа будет пользоваться значительным успехом в будущем. В конце главы вы познакомились с J2ME, версией Java, предназначенной для программирования мобильных телефонов. Я не люблю выдавать много «фоновой информации», но будет весьма полезно, если вы как можно быстрее узнаете о тонкостях создания игр для Java-совместимых мобильных телефонов.

Я не могу закончить эту главу, не порадовав вас. Если вы – счастливый обладатель мобильного телефона с поддержкой Java, посетите Handango (http://handango.com/) и найдите какую-нибудь игру. Да, именно Handango, а не Fandango – сайт для заказа билетов в кинотеатр. Большинство игр на этом сайте имеют демо-версии, которые вы можете бесплатно загрузить, перед тем как купить ту или иную игру. Поэтому эта экскурсия не будет вам ничего стоить. Пролистывая списки игр, обратите внимание, может быть, что-то упущено, и у вас, вероятно, появятся идеи создания собственной игры

Глава 2
Основы разработки мобильных игр на Java

Архив Аркад

В 1976 году компания Midway выпустила игру Sea Wolf. В ней вы смотрите в перископ и выпускаете торпеды в проплывающие в верхней части экрана корабли. При этом раздается звук, очень похожий на звук подводной лодки. Игра Sea Wolf – это аналог популярной в конце 60-х годов механической игры Periscope компании Sega Интересно, что Periscope была первой игрой, в которой за каждый из боев приходилось платить 25 центов. Такой стандарт цены перекочевал и в другие аркады.

Поняв, почему в обозримом будущем именно Java станет платформой для разработки мобильных игр, вы будете готовы к тому, чтобы научиться создавать мобильные игры. К счастью, Sun Microsystems абсолютно бесплатно предлагает пакет J2ME Wireless Kit для разработки мидлетов (MIDlet) на J2ME. В этой главе вы познакомитесь с J2ME Wireless Toolkit и узнаете, как его использовать для создания мобильных игр для Java-устройств. Вы также научитесь использовать эмулятор J2ME для проверки работы и запуска приложений, что позволит вам играть в созданные игры, не загружая их на мобильный телефон. Вы узнаете, что эмуляция – это очень важный этап при разработке мобильных игр.

В этой главе вы узнаете:

► об основах разработки игр;

► как использовать J2ME для создания мобильных игр;

► как применять инструмент KToolbar для построения и тестирования мобильных игр;

► как с помощью эмулятора J2ME можно имитировать реальные мобильные телефоны.

Перед тем как мы начнем изучать J2ME Wireless Toolkit и его использование для построения и тестирования мобильных Java-игр, полезно узнать об основах разработки игр. У вас есть идеи о том, какую игру написать? Если так, то вы, вероятно, уже осознали, что идея – это самая простая часть процесса создания игры. Разработка концепции игры и ее реализация – для многих из нас очень сложное занятие. Но ничего страшного, всему свое время, прежде надо продумать процесс создания игры.

Первый шаг на пути от концепции игры к ее реализации – четко ответить на вопрос, что вы хотите получить в результате. При этом не нужно все детализировать с точностью до отдельных сцен, существ и действий. Необходимо сформулировать несколько основополагающих принципов – цель и финал игры. Ниже представлены основные моменты, которые вы должны продумать, приступая к разработке игры:

► основная идея;

► режимы игры.

► сюжетная линия;

Первое, что вы должны сделать, – это определиться с основной идеей вашей игры. Вы хотите создать «стрелялку», лабиринт, ролевую игру или что-то среднее? Или вы придумали игру, которую нельзя отнести ни к одной из этих категорий? Цель игры – уничтожить плохих парней, спасти хороших или просто исследовать неизвестные миры? Как долго будет длиться ваша игра, или, может быть, она будет бесконечной? В любом случае, фиксируйте все мысли, поскольку идеи приходят и уходят, было бы плохо упустить что-либо. Фиксируя идеи, вы больше начинаете думать об игре и представлять ее более детально.

Если вы испытываете трудности с идеей игры, вспомните существующие компьютерные игры. Многие из них основаны на фильмах, исторических событиях или спорте. Очевидно, что компьютерные игры – это модели окружающего нас мира, неважно – фантастического или реального, поэтому старайтесь придерживаться этого принципа, создавая свою игру. Фильмы могут дать множество идей для отдельных сцен и сюжетной линии. Просто помните, что многие фильмы послужили основой для ряда коммерческих видеоигр. По этой причине вы должны воспринимать фильмы, как кладезь идей и концепций, а не как сценарий для игры.

В копилку Игрока

В настоящее время есть несколько случаев, когда компьютерная игра послужила основой для создания фильма. Как пример можно привести фильмы Mortal Combat («Смертельная схватка»), Final Fantasy («Последняя фантазия») и Resident Evil («Обитель зла»).

Вне зависимости от ваших предпочтений, помните, что игра должна развлекать. На самом деле я думаю, что именно это делает компьютерные игры столь привлекательными для программистов. Главная цель игры – максимум развлечения. Кто не хотел бы проводить целые дни в мыслях о том, как развлечься? Если ваша игра не доставляет радости, то ей не помогут ни великолепная графика, ни потрясающий звук. Я стараюсь показать, что при разработке игры главное – это доставить максимальное удовольствие пользователю. После того как вы сформировали основную идею игры и решили во что бы то ни стало сделать ее максимально захватывающей, пора переходить к проработке сюжетной линии.

Даже если вы создаете игру в стиле «экшн», разрабатывая сюжетную линию, вы сможете более четко представить ландшафт и существ, населяющих ваш мир. Помещая игру в контекст истории, вы переносите игрока в свой мир. Для игр, в которых история является неотъемлемой частью, часто полезно дополнять сюжетную линию историческими справками, которые описывают историю от сцены к сцене. Исторические справки помогают создать визуальный план всей игры, основанный на истории. Такие справки помогут избежать отклонения от основной сюжетной линии при разработке игры.

Последнее, что вы должны сделать на начальной стадии разработки игры, – это понять, какие режимы игр вы будете поддерживать. Вы хотите создать игру для одного, двух игроков, сетевую игру или некую комбинацию? Вероятно, такое решение может показаться чересчур простым, однако именно оно может оказать существенное влияние на логику игры в дальнейшем. Несмотря на то что Java предлагает значительную поддержку сетей, разработка сетевых игр обычно очень сложное занятие.

С другой стороны, многие игры, рассчитанные на одного игрока, требуют более сильного искусственного интеллекта, чтобы компьютер мог оказывать мощное сопротивление игроку. Создание искусственного интеллекта – задача не из легких, поэтому вам необходимо оценить свои силы и, прежде чем приступить к работе, выбрать режим игры. В главе 13 вы познакомитесь с принципами создания искусственного интеллекта.

Как и создание любой другой игры, разработка игр на J2ME требует разнообразных средств компиляции и тестирования. Откомпилированные на Java классы должны пройти процесс предварительной верификации, который необходим для проверки кода на соответствие ограничениям безопасности J2ME. Также игры, написанные на J2ME, требуют среду для тестирования, аналогичную реальному мобильному телефону. Конечно, всегда необходимо тестировать игры и на реальных телефонах, но прежде целесообразно делать это в эмуляторе, а уж затем переходить к реальным устройствам. Стандартный компилятор Java используется для построения игр, а затем на передний план выходят другие инструменты разработки.

В копилку Игрока

Стандартный компилятор Java входит в состав пакета Java Software Development Kit (SDK), который можно бесплатно загрузить с Web-сайта Sum Microsystems (http://javasun.com/). Также там вы найдете и J2ME Wireless Toolkit, необходимый для разработки игр на Java.

Приложения, написанные с использованием J2ME, в соответствии со спецификацией MIDP называются мидлеты (MIDlet). Поэтому любая игра, созданная на J2ME, является мидлетами. Классы мидлетов хранятся в файлах байт-кода с расширением. class. Однако перед распространением классы должны быть проверены, чтобы гарантировать невыполнение запрещенных операций. Дело в том, что эта предварительная проверка необходима вследствие ограничений виртуальной машины, используемой в мобильных устройствах. Эта виртуальная машина называется K Virtual Machine, или KVM. Чтобы KVM была как можно меньше и эффективнее, необходимо минимизировать число верификаций, выполняемых во время выполнения приложения. Поэтому некоторые из этих верификаций выполняются еще на стадии разработки в процессе предварительной верификации.

В копилку Игрока

Название KVM также имеет отношение к требованиям виртуальной машины к ресурсам: KVM необходимы килобайты памяти, а не мегабайты. Иначе говоря, KVM разработана так, чтобы она помещалась в килобайтах памяти, в отличие от виртуальной машины J2SE, которой могут потребоваться мегабайты.

Предварительная верификация выполняется непосредственно после компиляции, ее результатом является новый файл класса, который уже проверен и готов к распространению. Мидлеты (MIDlet) должны быть упакованы в специальные архивы JAR (Java Archive – архив Java), они очень похожи на ZIP-архивы, которые вы, вероятно, использовали для сжатия больших файлов. Мидлеты (MIDlet) также требуют дополнительного описания, которое включается в JAR-файл. Ниже перечислена основная информация, обычно включаемая в архив JAR:

► классы мидлета;

► вспомогательные классы;

► ресурсы (изображения, звуки и т. п.);

► файлы манифестов (.mf);

► дескриптор приложения (.jad).

В копилку Игрока

Файлы JAR используются для упаковки Java-классов и последующего более эффективного распространения. Файл манифеста – это текстовый файл с описанием классов, включенных в JAR-архив.

Дескриптор приложения, файл JAD, – это файл, в котором содержится описание мидлетов, хранящихся в файле JAR. Обратите внимание, что я сказал «мидлеты» (множественное число). Да, зачастую в файле JAR хранится несколько мидлетов. Такой набор мидлетов называется пакетом мидлетов (MIDlet suit). В случае мобильных игр вам, вероятно, захочется предложить несколько игр в качестве единого продукта (например, набор простейших игр), в этом случае вам придется поместить все игры в один файл JAR.

В основе пакетов мидлетов лежит идея одновременного использования несколькими приложениями доступных ресурсов мобильного устройства. KVM-устройства необходимы для обеспечения навигации и выбора конкретного мидлета из пакета. Файл JAD, включенный в JAR-файл, очень полезен, поскольку в нем содержится информация, необходимая для установки и доступа к конкретному мидлету.

Я знаю, вы, вероятно, подумали, что этот раздел будет посвящен разработке игр на J2ME, а не устройству файлов JAR или пакетов мидлетов. На самом деле, чтобы понять процесс разработки приложений, вам необходимо знать некоторые основы сборки мидлетов для распространения. Процесс разработки мидлетов можно разбить на следующие стадии:

1. редактирование;

2. компиляция;

3. предварительная верификация;

4. эмуляция;

5. тестирование на устройстве;

6. использование.

Шаги 1 и 2 должны быть вам хорошо знакомы, поскольку эти стадии обязательны при программировании на любом из языков. Этапы 3 и 4 немного отличаются. Вы уже знаете, что шаг предварительной верификации необходим для подтверждения того, что приложение не выполняет недопустимых действий (например, засорение памяти устройства). На шаге 4 вы проверяете свой мидлет с помощью специального инструмента – эмулятора.

Эмулятор J2ME представляет собой не то, о чем говорит название. Эмулятор имитирует реальный мобильный телефон в вашем настольном компьютере. Это позволяет тестировать мидлеты, не загружая код в мобильное устройство. Отладку также проще осуществлять, если приложение запущено в эмуляторе. Шаг 5 в процессе разработки мидлета – это его тестирование на реальном устройстве. В реальности, вам, вероятно, придется проверять работоспособность созданного приложения на нескольких различных устройствах, чтобы убедиться, что оно работает правильно. Такая проверка следует сразу после того, как вы устранили все ошибки в игре и близки к распространению приложения как готового продукта. Другими словами, перед тестированием на реальных устройствах приложение проходит тестирование на эмуляторе.

Последний этап разработки игры – это ее распространение. Распространение игры может быть очень простым, например, вы можете отправить ее по электронной почте друзьям, и они установят игру на своих мобильных телефонах, или весьма сложным, если вы продаете игру и распространяете ее через беспроводные сети. В последнем случае вам придется решить ряд технических проблем, например, убедиться, что ваша игра соответствует стандартам безопасности, а загружаемый файл имеет цифровую подпись с действующим сертификатом безопасности. О распространении мобильных игр вы узнаете из главы 16.

В копилку Игрока

Поскольку мобильные игры обычно сильно нагружают процессор мобильного устройства, вам, вероятно, потребуется разрабатывать несколько отличающиеся друг от друга версии игры для различных моделей телефонов. Например, вам придется удалить некоторые элементы игры для менее мощных устройств. Также вам придется предусмотреть отличие экранов на различных моделях. Просто помните, что при тестировании игры на различных моделях телефона вам, вероятно, придется изменять код, чтобы приспособить ее для работы на некоторых из моделей.

Теперь, когда вы имеете представление о том, как разрабатываются мидлеты, я хотел бы рассказать, какие инструменты необходимы для их сборки:

► Java 2 SDK;

► J2ME Wireless Toolkit.

Java 2 SDK – это стандартный инструмент разработки Java. Инструмент J2ME Wireless Toolkit служит дополнением к среде разработки и работает в составе Java 2 SDK и включает верификатор байт-кода и несколько эмуляторов J2ME, необходимых для верификации и проверки мидлетов. Помимо стандартного J2ME Wireless Toolkit, некоторые производители мобильных телефонов предлагают свои инструменты для разработки мидлетов. Например, компания Nokia предлагает различные MIDlet SDK, направленные на каждую из линеек телефонов, поддерживающих Java. Motorola также предлагает пакет SDK для J2ME, ориентированный на телефоны Motorola.

Обычно набор инструментов, предлагаемый производителями, содержит дополнительные профили устройств, которые помогут вам при эмуляции мидлетов, а также расширения API, поддерживаемые выпускаемыми устройствами. Хотя зачастую эти API очень мощны, я советую использовать стандартные MIDP API, чтобы создаваемые вами игры можно было без проблем распространять между мобильными телефонами.

В копилку Игрока

Дополнительные API, доступные на нескольких телефонах, предоставляют большие возможности по сравнению с ограниченными требованиями MIDP. Например, Location API для J2ME содержит классы и интерфейсы для определения физического местоположения мобильного телефона с помощью GPS или близости телефона к передающей станции беспроводной сети.