手把手教你用Java编写俄罗斯方块：完整源码解析

Java实现俄罗斯方块：从基础到高级功能的完整开发指南

俄罗斯方块作为经典游戏，是学习Java编程和游戏开发的绝佳项目。本文将详细介绍如何使用Java从零开始构建一个完整的俄罗斯方块游戏，涵盖基础实现、核心算法和高级功能扩展。

一、项目准备与环境搭建

首先需要配置Java开发环境。推荐使用JDK 11或更高版本，以及IntelliJ IDEA等现代IDE。创建一个新的Java项目，我们将采用面向对象的设计思想来构建游戏。

1.1 项目结构设计

合理的项目结构能提高代码可维护性：
- src/main/java
- com.tetris
- model（数据模型）
- view（界面显示）
- controller（游戏逻辑）
- utils（工具类）

1.2 基础类创建

定义几个核心类：
- Block：表示单个方块
- Piece：由4个Block组成的俄罗斯方块图形
- Board：游戏面板
- Game：主控制类

二、核心游戏逻辑实现

2.1 方块数据建模

俄罗斯方块有7种基本形状（I、J、L、O、S、T、Z），可以用二维数组表示：

public enum Tetromino {
    I(new int[][]{{0,0,0,0}, {1,1,1,1}, {0,0,0,0}, {0,0,0,0}}),
    J(new int[][]{{1,0,0}, {1,1,1}, {0,0,0}}),
    // 其他形状定义...

    private final int[][] shape;

    Tetromino(int[][] shape) {
        this.shape = shape;
    }
}

2.2 游戏主循环

游戏主循环是核心，控制着游戏节奏：

public void run() {
    long lastTime = System.nanoTime();
    double nsPerTick = 1000000000D / 60D; // 60FPS

    while(running) {
        long now = System.nanoTime();
        delta += (now - lastTime) / nsPerTick;
        lastTime = now;

        while(delta >= 1) {
            update();
            delta--;
        }

        render();
    }
}

2.3 碰撞检测算法

实现精确的碰撞检测是游戏的关键：

public boolean checkCollision(int[][] shape, int x, int y) {
    for(int i = 0; i < shape.length; i++) {
        for(int j = 0; j < shape[i].length; j++) {
            if(shape[i][j] != 0) {
                int boardX = x + j;
                int boardY = y + i;

                if(boardX < 0 || boardX >= width || 
                   boardY >= height || 
                   (boardY >= 0 && board[boardY][boardX] != 0)) {
                    return true;
                }
            }
        }
    }
    return false;
}

三、图形界面实现

3.1 使用Swing绘制游戏界面

Java的Swing库适合开发2D游戏：

public class GamePanel extends JPanel {
    @Override
    protected void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);

        // 绘制游戏区域
        g.setColor(Color.BLACK);
        g.fillRect(0, 0, BOARD_WIDTH * BLOCK_SIZE, BOARD_HEIGHT * BLOCK_SIZE);

        // 绘制当前方块
        drawPiece(g, currentPiece);

        // 绘制已落下的方块
        drawBoard(g);
    }
}

3.2 键盘事件处理

实现键盘控制：

public class GameController implements KeyListener {
    @Override
    public void keyPressed(KeyEvent e) {
        switch(e.getKeyCode()) {
            case KeyEvent.VK_LEFT:
                moveLeft();
                break;
            case KeyEvent.VK_RIGHT:
                moveRight();
                break;
            // 其他按键处理...
        }
    }
}

四、高级功能扩展

4.1 分数系统与等级提升

实现计分规则：
- 单行消除：100分
- 双行消除：300分
- 三行消除：500分
- 四行消除：800分

随着分数增加，游戏速度应逐步加快。

4.2 下一个方块预览

在界面侧边显示下一个将出现的方块，提升游戏体验。

4.3 游戏暂停与继续

添加暂停功能，按P键暂停/继续游戏。

4.4 音效与动画

为消除行、旋转方块等操作添加音效和简单的动画效果。

五、性能优化与代码重构

5.1 双缓冲技术

解决画面闪烁问题：

public class GamePanel extends JPanel {
    private Image doubleBuffer;

    @Override
    public void update(Graphics g) {
        if(doubleBuffer == null) {
            doubleBuffer = createImage(getWidth(), getHeight());
        }

        Graphics bufferGraphics = doubleBuffer.getGraphics();
        paint(bufferGraphics);
        bufferGraphics.dispose();

        g.drawImage(doubleBuffer, 0, 0, null);
    }
}

5.2 代码重构建议

1. 使用设计模式：如状态模式管理游戏状态
2. 分离关注点：将渲染逻辑与业务逻辑分离
3. 添加单元测试：确保核心算法正确性

六、完整项目与进一步学习

本文提供了俄罗斯方块的核心实现思路。完整项目还应包括：
- 游戏开始/结束界面
- 最高分记录
- 设置界面（调整难度等）

想要进一步提升，可以考虑：
1. 实现网络对战功能
2. 添加AI自动玩俄罗斯方块
3. 移植到Android平台

通过这个项目，你不仅能掌握Java游戏开发的基本技能，还能深入理解面向对象设计、算法优化等高级编程概念。俄罗斯方块看似简单，但完整实现需要考虑各种边界情况和性能优化，是提升编程能力的绝佳练习。

完整源代码已托管至GitHub（示例地址），欢迎Star和Fork。如有任何问题，可以在评论区留言讨论。