如果您在过去一年中醒着，那么您可能听说过 Java。如果您使用最新版本的 Netscape 浏览器浏览万维网，那么您甚至可能见过一两个 Java 小程序（applet）。Java 小程序是一种 Java 程序，它与 Web 浏览器 的安全限制交互并受其约束。动画显示和游戏是小程序最早和最流行的用途之一，当然不是唯一的用途。您可能已经注意到，尽管 Java 动画很流行，但许多小程序并没有很好地实现动画效果。

为了说明 Java 编程和动画技术的入门知识，我用 Java 编写了一个非常简单的老虎机，其唯一的移动部件是一个单独的旋转轮。首先，我将展示一个使用最简单（但不幸的是也是最流行）的动画方法的老虎机。这个老虎机看起来不会很好，但让它看起来更好并不难，我将介绍几种改进它的方法。本文中描述的老虎机的源代码、图像和实际版本可在 k2.cwru.edu/~ptb/lslot/ 找到。我建议您在阅读本文时尝试使用它们。

这个老虎机由两个图像组成。第一个图像——老虎机的主体——实际上只是一个装饰，所以我选择了我们的好朋友和潜在的 Linux 吉祥物 Tux。第二个图像实际上是一条图像带，构成了老虎机轮盘的表面（图 2）。我们可以分别加载每个图像，但这可能会减慢加载过程并使代码复杂化。这些图像在 init() 方法中通过调用超类 Applet 中定义的 getImage() 方法加载。

如果您了解 C++（或 Java），您可能会注意到 init() 函数很像构造函数，即它用于初始化新创建对象的变量。但是，一个很大的区别是，构造函数在类被实例化时调用，而 init() 在小程序的主机准备好初始化小程序时调用。将上面讨论的 getImage() 代码从 init() 移动到构造函数可能会导致它崩溃。

当小程序的主机最终决定显示小程序时，它将调用 paint()。查看 paint()，您应该注意到它传递了一个 Graphics 类型的变量 g，您将使用这个变量 g 进行绘图。事实上，小程序所做的所有绘图都是通过 Graphics 的某个实例进行的。paint() 的第一行，

g.drawImage(body, 0, 0, this);

将在位置 0, 0 绘制图像 body。drawImage() 的第四个参数 this 指定了一个 ImageObserver，this 只是对当前对象的引用。

ImageObserver 是任何实现了 java.awt.image.ImageObserver 接口的类的实例，这意味着它已被声明为实现 ImageObserver 并且具有 imageUpdate() 方法。在以下示例中，类 Foo 的实例将是一个有效的 ImageObserver。

class Foo extends Object implements ImageObserver
{        ...
        public boolean imageUpdate(Image img, int flags,
          int x, int y, int w, int h) {
                ...
                return true;
        }
}

接口提供了一种有限但安全且可用的多重继承形式。幸运的是，超类 Applet 的祖先 java.awt.Component 已经是一个 ImageObserver，因此这里不需要编写任何代码。

如果图像尚未完全加载，系统将记录 ImageObserver。稍后，当更多但并非所有数据都准备就绪时，将调用 imageUpdate()。默认情况下，小程序的 imageUpdate() 方法将调用 repaint()，这会导致“视觉加载”效果，即图像在数据加载时被绘制。

paint() 接下来要做的是创建一个新的 Graphics，专门用于在老虎机上绘制轮盘。这是通过调用我添加的 createForWheel() 方法来完成的。如前所述，所有绘图都是使用 Graphics 完成的，并且每个 Graphics 在屏幕上或内存中的某个位置都有一个矩形，它可以绘制到该矩形。如果诸如 drawImage() 之类的命令涉及在该矩形外部进行绘制，则会裁剪超出矩形的部分。如果我们只想显示图像的一部分，这非常有用。

createForWheel() 方法通过调用传递给 paint() 的 Graphics 的 create() 方法来创建新的 Graphics。四个整数被传递给 create()，它们指定新 Graphics 的矩形的位置和大小——在本例中，是轮盘的位置和大小。现在我们有了这个新的 Graphics，我们可以做这样的事情：

drawImage(strip, 0, -55, this)

即使 strip 超过 500 像素高，并且指定的坐标将其放在左上角，但在为轮盘指定的位置，也会显示一个漂亮的 55 x 55 像素的正方形（创建 Graphics 时指定的大小），该正方形显示图像 strip 的第 55 行到第 110 行。

一旦不再需要新的 Graphics，就应该调用它的 dispose() 方法。这可能看起来有点奇怪，因为 Java 具有自动垃圾回收（意味着内存不必像在 C 或 C++ 中那样显式释放）。无论如何调用 dispose() 的原因是垃圾回收不是立即的，并且 Graphics 可能占用有限的系统资源。

像大多数老虎机一样，这个老虎机的轮盘不会一直旋转。事实上，它的轮盘仅在响应鼠标按钮单击时旋转，并且仅旋转很短的时间。查看 mouseDown() 方法，您可以看到它只是创建了一个名为“spinning”的新 Thread。当线程启动时，它会调用线程构造函数中指定的 Runnable（另一个接口）对象的 run() 方法。在本例中，对象是这个小程序，this。

老虎机令人兴奋的旋转动作在 run() 中实现。run() 首先要做的是询问 getNewItem() 它要去哪里。getNewItem() 方法只是返回一个从 0 到 5 的随机数，指定轮盘上的停止项。然后，run() 方法计算轮盘必须移动多少像素才能到达那里，包括在轮盘停止之前应该旋转过去的项目的数量。之后，run() 只是循环直到轮盘到达目的地。计算新位置，重绘，休眠，重复。完成后，run() 只需将 spinning 设置为 null，以便再次单击鼠标按钮可以启动轮盘旋转，并且 run() 返回。

试试这个小程序！看起来很糟糕，不是吗？可能最明显的缺陷是轮盘旋转时出现的难看的灰色闪烁。幸运的是，这个问题很容易修复——每次调用 repaint() 时，系统都会异步调用 update()。update() 是一个继承的方法（一直定义在 java.awt.Component 类中），它使用背景颜色绘制一个与小程序大小相同的矩形，然后调用 paint()。这个矩形绘制是大多数闪烁的根源——因为我们将立即在小程序的整个区域上绘制，所以它不仅令人讨厌而且是不必要的。要修复闪烁，只需在 createForWheel() 方法和 paint 方法之间的空间中插入以下方法（参见 列表 1）

public void update(Graphics g) {
        paint(g); }

现在运行这个小程序——看起来是不是好多了？但是，如果您仔细观察，您可能会注意到轮盘有轻微的黑色闪烁，并且动画有点粗糙。这个问题与前一个问题类似——老虎机的主体，在轮盘应该在的位置只有一个黑色正方形，在轮盘图形之前被绘制。因此，在瞬间没有轮盘。解决这个问题的一个流行方法是双缓冲：使用屏幕外缓冲区来保存正在绘制的图像。现在，隐藏在轮盘后面的主体部分将永远不会出现。

要向我们的小程序添加双缓冲，您必须做的第一件事是创建一个缓冲区，称为（非常恰当地）buffer。接下来，在类中添加一个名为 buffer 的 Image 实例变量，并在 init() 方法中插入行

buffer = createImage(size().width, size().height);

现在必须修改 paint()，以便它首先绘制到缓冲区中，然后将缓冲区本身绘制到屏幕上。这个新的 paint() 应该看起来像这样

public void paint(Graphics g) {
       Graphics bufG = buffer.getGraphics();
       bufG.drawImage(body, 0, 0, this);
       Graphics clipG = createForWheel(bufG);
       drawWheel(clipG, currentWheelPos);
       clipG.dispose();

       g.drawImage(buffer, 0, 0, this);
}

现在运行这个小程序——看起来好多了，不再闪烁了！但是，当只有一小部分在变化时，重绘小程序窗口的整个区域似乎非常低效，不是吗？另一个简单的修复方法！只需更改在 run() 中找到的行

repaint();

改为

repaint(wheelPosX, wheelPosY, wheelSize, wheelSize);

这个新的调用告诉 AWT 系统只更新指定的矩形，而让窗口的其余部分保持不变。

似乎像以前一样，我们绘制老虎机主体的频率高于需要，只是这次它是绘制到缓冲区而不是屏幕。可以制定一个方案，只将轮盘重绘到缓冲区，以解决这个抱怨，但是，您可能已经意识到，有一种更好的方法。

这个缓冲区很愚蠢，不仅开始变得复杂，而且在内存中存储一些大的 Image 也是一种巨大的浪费，特别是对于更复杂的小程序（例如一个大的、复杂的老虎机）。缓冲区图像有它们的用途，但缓冲整个小程序很少是一个好主意。为什么不干脆忘记使用 repaint，而是在 run() 内部直接绘制旋转轮盘呢？好主意。回到我们在添加缓冲区之前的代码，按如下方式修改 run()

public void run() {
        // Gets something to spin to.
        int nextItem = getNewItem();
        int pos = currentWheelPos;
        int finalPos = (itemsToSpin + nextItem) *
                wheelSize;
        Graphics g = createForWheel(getGraphics());
        while((spinning != null) && (pos != finalPos))
      {
                pos = findNextPos(pos, finalPos);
                currentWheelPos = pos % stripLen;
                drawWheel(g, currentWheelPos);
                getToolkit().sync();
                try {
                        Thread.sleep(delay);
                } catch(InterruptedException e) { }
        }
        g.dispose();
        spinning = null;
}

现在我们只是获取绘制轮盘所需的 Graphics，并在每次移动轮盘时直接调用 drawWheel()。这里的技巧是在我们希望绘图出现时调用

getToolkit().sync();

sync()。如果没有调用 sync()，系统将等待多个绘图请求到达，从而导致动画跳跃。

最后，老虎机完成了！我想您可以看到，尽管代码与第一个老虎机的代码几乎相同，但生成的动画要流畅得多。

对于更复杂的动画，您可能希望使用此处介绍的方法的组合。例如，假设您想创建一个盒子，里面有两个球在弹跳。在大多数情况下，您只需为每个球使用一个 drawImage()，但是如果两个绘图重叠会发生什么？您可能会在交叉区域中遇到闪烁。一种解决方案是在两个图像相交时对绘制进行双缓冲。

像往常一样，如果您在小程序的某个方面遇到困难，您可以（希望）找到一个执行类似操作的小程序并查看源代码。最大的 Java 小程序集合可以在 Gamelan (http://www.gamelan.com/) 找到，您还应该在那里找到 Java Cup International 获奖者的链接。另一个查找小程序的好地方是 Java Applet Rating Service (JARS)，网址为 www.jars.com/。顾名思义，Java Applet Rating Service 根据包括代码质量（如果代码是免费提供的）在内的许多因素对小程序进行评级。