资源下载地址：https://download.csdn.net/download/sheziqiong/86812910
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基于Java设计的植物大战僵尸游戏

一、植物大战僵尸游戏规则

游戏简介

玩家通过种植太阳花收取阳光来购买植物；通过种植不同的植物来抵御僵尸的攻击。当一个关卡里的僵尸全部被消灭时，玩家胜；当僵尸越过地图的右边界时，僵尸胜利。

植物简介

购买植物需要花费一定数量的阳光，每购买一次过后需要冷却一段时间才能再次购买。每个关卡允许使用的植物各有不同，不同植物的特性也不同

植物主要分为：攻击类，防御类和生产类。也可以分为夜间植物和白天植物（夜间植物只能在夜间出现）

攻击类

发射类
防御类
攻击增强类

发射类

当僵尸进入射手的射程内时，射手会发射豌豆攻击。

豌豆射手
- 单发射手
  - 攻击：20
  - 耐久：300
  - 射程：正前方一整行
- 双发射手
  - 发射速度是单发射手的两倍，其余同单发射手。
- 三线射手
  - 该植物可同时向3排（植物所处排和左右排）同时发射出3颗豌豆，其余同单发射手。
- 寒冰射手
  - 寒冰射手每次攻击发射一颗冰豌豆,命中目标后对僵尸造成伤害。其余同单发射手。
- 机枪射手
  - 连续射出四发豌豆子弹
  - 四倍的快乐
- 小喷菇（夜间植物）
  - 小喷菇免费
  - 射程短
- 胆小菇（夜间植物）
  - 它是一种远程射手，敌人接近后会躲起来，不会攻击。
  - 攻击：20
  - 耐久：300
  - 射程：正前方一整行

爆炸类

樱桃炸弹
- 种下0.6秒后爆炸，能炸死3*3范围内的僵尸
火爆辣椒
- 种下0.75秒后爆炸，能炸死同排的僵尸
土豆雷
- 种下后2s后长大，在此期间可以被僵尸吃掉。
- 长大后进入等待状态，当同排僵尸距离土豆雷半格时，土豆雷爆炸，僵尸被炸死。
- 耐久： 300

吞食类

食人花
- 能够一口吞掉僵尸，然后要咀嚼消化一段时间，此时容易受到攻击。
- 耐久：300

攻击增强类

火炬树桩
- 用来增强豌豆植物发射的豌豆的火力，当豌豆划过树桩后，会变成火球，豌豆的威力变成2倍
- 但是如果穿过的是寒冰豌豆就会变成普通的豌豆了

防御类

坚果墙
- 攻击性：0（无攻击力）
- 防御力：3000（较高）
- 用于阻碍僵尸前进的步伐
高坚果
- 巨大的坚果，可以更好的阻挡僵尸前行
- 攻击性：0（无攻击力）
- 防御力：8000

生产类

生产阳光，供拾取购买植物

向日葵
- 可生产阳光
- 耐久：300
阳光菇（夜间植物）
- 白天睡觉，可在夜间生产阳光
- 耐久：250
双子向日葵
- 双份的阳光，双份的喜悦
- 耐久：300

僵尸简介

在游戏中，不同种类的僵尸会一波波的攻击。不同僵尸的攻击值，耐久，特性有所不同。

僵尸分为：

普通僵尸
- 游戏中最普通的花园僵尸
- 血量：270（普通）
- 攻击：啃食攻击，100/秒
- 速度：约4.7秒/格（普通）
旗帜僵尸
- 该僵尸是领头者，速度比普通僵尸快
- 血量：270
路障僵尸
- 防御能力是普通僵尸的两倍
- 血量：640
铁桶僵尸
- 防御能力比路障僵尸更强
- 血量：1100
橄榄球僵尸
- 速度很快，防御强于铁桶僵尸
- 血量：1160
读报僵尸
- 报纸可做防御，拿着报纸时速度很慢
- 多次受到攻击后失去报纸，防御变低，速度变快
- 血量：420

附加道具简介

小推车
- 位于最后防线的前方，当僵尸濒临最后防线时，小推车出动，将同排僵尸碾压致死。
阳光
- 可以靠天吃饭获得
- 可以生产类植物处获得
- 拾取后，可用来购买植物

关卡简介

逐个关卡击破，取得最终胜利。

关卡很有趣，请各位自行体验，这里不再赘述。

二、文档

1. 类图

整体：

核心部分：

大图见docs文件夹

2. 用例图

3. 时序图

I. 更新植物

II. 开始新游戏

III. 向僵尸总HP最少的行添加一个指定的僵尸

IV. 阳光下落

V. 向音频池添加游戏音效

三、项目完成情况

这是一份项目开始时准备的的TODO-List

游戏核心- [x] 单次派发系统- [x] 基于FSM的状态机制- [x] 基于多线程的音频池(使用.wav)- [x] 附带(类似)回调函数的杂项GIF播放系统- [x] 交互界面- [x] 开始界面- [x] 游戏界面- [x] 后院- [x] 卡牌槽- [x] 阳光槽- [x] 卡牌槽- [x] 卡牌- [x] 关卡进度- [x] 界面交互- [x] 放置植物- [x] 收集阳光- [x] 暂停界面- [x] 通关/失败提示- [x] 关卡设计- 考虑一关总僵尸量一定- 每间隔一段时间放置- 原则：- 在僵尸总HP最少的行上放置
植物- [x] 普通植物- [x] 向日葵- [x] 双子向日葵- [x] 豌豆射手- [x] 双发射手- [x] 三线射手- [x] 机枪射手- [x] 寒冰射手- [x] 坚果墙- [x] 高坚果- [x] 食人花- [x] 樱桃炸弹- [x] 火爆辣椒- [x] 土豆雷- [x] 火炬树桩- [ ] 夜间植物- [x] 小喷菇- [x] 胆小菇- [ ] 大喷菇- [x] 阳光菇
僵尸- [x] 普通僵尸- [x] 旗帜僵尸- [x] 路障僵尸- [x] 铁桶僵尸- [x] 橄榄球僵尸- [ ] 小丑僵尸- [x] 读报僵尸- [ ] 撑杆跳僵尸
子弹类- [x] 豌豆- [x] 冰豌豆- [x] 燃烧豌豆- [x] 孢子- [ ] 大孢子(大喷菇)

四、附录

(魔幻)植物大战(成精)僵尸扩展编程不Van全指南

原理简介

一、名词解释

FSM，有限状态自动机，一个FSM相当于一个独立的AI系统，每一个能够独立动作个体都拥有属于自己的FSM系统。举几个例子
- 豌豆射手拥有以下几种状态
  - 0：待机态，没有可以攻击的僵尸
  - 1：攻击态，攻击态=攻击+CD
  - 2：HP耗尽，立即被回收
- 普通僵尸拥有以下几种状态
  - 0 : 待机态，未出场
  - 1 : 有头行走
  - 2 : 有头攻击
  - 3 : 无头行走
  - 4 : 无头攻击
  - 5 : 被炸死，立即被回收
  - 6 : 无头死亡(正常死亡)，立即被回收
- 一个状态又两部分组成，一是表示状态的数字，这个数字是这个状态的唯一标示，二是状态附带的动作，即个体被判定处于这个状态后应该执行的操作。例子接上面
  - 对于豌豆射手
    - 0/1:
      - 当HP耗尽 -> 2
    - 0:
      - 当观测到有可攻击的僵尸 -> 1
    - 1:
      - 当不再有可攻击的僵尸(上面的检测条件添加.negate()即可实现) -> 0
  - 对于普通僵尸
    - 1/2/3/4:
      - 当受到足以致命的爆炸伤害 -> 5
    - 3/4:
      - 当HP耗尽 -> 6
    - 1:
      - 观测到可攻击 -> 2
      - HP低于阈值 -> 3(掉头行走)
    - 2:
      - 不再可攻击(等价于(1->2).negate()) -> 1
      - HP低于阈值 -> 4(掉头攻击)
    - 3:
      - 观测到可攻击 -> 4
    - 4:
      - 不再可攻击(等价于(3->4).negate()) -> 3
  - 要求:
    - 任何对于死亡的检测必须写在前面，因为没有实现状态转移的优先级，当检测到可满足的转移条件后就不再检测其他条件
函数式编程，本项目使用函数编程接口
- Predicate:
  - 接受参数并返回true/false
  - 用作检测是否满足转移条件
  - 程序中使用BiPredicate，接受两个参数，一是游戏棋盘的总体，二是实体本身
- Consumer
  - 接受参数并执行，无返回值
  - 用作状态的执行
  - 程序中使用BiConsumer，接受两个参数，同上
音频池，用来播放游戏中的音乐与音效
- 背景音乐，同一时刻只允许存在一个背景音乐，且背景音乐自动设置为循环播放
- 游戏音效，子弹击中僵尸、僵尸啃噬植物等均为音效，一经添加立即播放，播放完毕后释放资源(由JVM接管)

二、代码组织形式

库组织形式
- model 模型
  - base基本类型
  - bullets子弹
  - plants植物
  - sound音频
  - zombies僵尸
  - level 关卡
- view 视图渲染部分
- controller 用户交互界面
游戏棋盘GameBoard成分
- 僵尸图 zombieMap
- 植物图 plantMap
- 子弹图 bulletMap
- 杂项图 extraMap
- 阳光图 sumMap，原本设计在杂项里，但考虑到检测的效率，故独立之

核心API讲解

注意，本部分代码因项目后期没有维护，可能已过时，详情请参考具体代码

abstract void setStateTable(); //设置状态表

任何继承Root的子类都必须实现的方法

以豌豆射手Pershooter类为例：

protected void setStateTable()
{// 0 : 正常// 1 : 攻击// 2 : HP耗尽BiConsumer<GameBoard, Root> attack = ((gameBoard, root) ->// 攻击时应该做什么{if ((intervalCount++) % attackPerTicks == 0){Plant pt = (Plant) root;for (Object ob : gameBoard.zombieMap.getRow(pt.getY())){Zombie zb = (Zombie) ob;if (zb.getX() - pt.getX() <= MAX_PROBE_RANGE){gameBoard.bulletMap.getRow(pt.getY()).add(new BeanBullet(pt.getX() + pt.getWidth() / 2, pt.getY()));SoundPool.addSound(GameRule.choice(GameRule.pea_shoot));return;}}}});addState(0, "peashooter.gif", null);addState(1, "peashooter.gif", attack);addState(2, "peashooter.gif", (gameBoard, root) -> finish = true);
}

类中的方法addState
- 接受两个参数
- 方法签名为void addState(int state, String fName, BiConsumer<GameBoard, Root> action)
  - state为当前状态码
  - fName为状态要播放的gif，可为null
  - action为BiConsumer，是该状态要执行的操作，可为null

abstract void setStateTransfer(); //设置转移条件
- 任何继承Root的子类都必须实现的方法
- 以豌豆射手Pershooter类为例：
```
protected void setStateTransfer()
{// BOTH -> HP耗尽死亡addTransfer(new int[] {0, 1}, 2, ((gameBoard, root) -> hp <= 0));// 待机 -> 开始攻击addTransfer(0, 1, getAttackTransfer(MAX_PROBE_RANGE));// 攻击 -> 待机addTransfer(1, 0, getAttackTransfer(MAX_PROBE_RANGE).negate());
}
```
- 类中的方法addTransfer
  - 接受三个参数
  - 方法签名为void addTransfer(int from, int to, BiPredicate<GameBoard, Root> cond)
    - from为来自的状态
    - to为满足cond后转移到的状态
    - cond为BiPredicate，是状态转移条件
    - 还定义有方法void addTransfer(int[] froms, int to, BiPredicate<GameBoard, Root> cond)
      - froms数组中各元素都会被展开成原方法形式
      - 旨在实现快速添加对象死亡的转移条件
音频池SoundPool系统
- 音频池为游戏提供了背景音乐与游戏音效支持
- public static void addSound(String fName)
  - 添加音效
  - 音效会被立刻播放
  - 播放结束后自动回收
  - 一时刻可能有很多很多音效在播放
- public static void setBGmusic(String fName)
  - 设置背景音乐
  - 音乐会被立刻播放
  - 音乐循环
  - 每一时刻只能有一首正在播放的BGM，重设后会替换原BGM
- 注意
  - 上述两方法为静态方法，调用方式为
    - SoundPool.addSound(xxxxx);
    - SoundPool.setBGmusic(xxxxx);
  - 编码人员不用创建该类的任何实例，两静态方法会自动处理
- 现状：音频系统是引起游戏很卡的罪魁祸首
  - [完成]初步优化：使用字典管理正在播放的音频，限制同一音频最多同时播放3个，稍有改善
  - [待进行]进一步构思：
    - 使用线程池技术，预先开辟线程，消除线程构造与回收造成的系统资源消耗

关卡Level & LevelManager & LevelFactory系统

Level: 保存一个关卡的信息
LevelManager: 组合一个Level并被多个类所传递，用于获取关卡信息与处理游戏胜负
LevelFactory: 关卡工厂，想添加新的关卡就写在这里

如何写一个新关卡:

你需要提供
- 关卡的编号
- 出现在本关的所有僵尸与他们的数量
- 总波数
- 总时间
- 下一关的编号(-1代表结束)
- 可以使用的植物
- 场景图片
- 背景音乐
- 是否从天上掉落阳光
- 掉落阳光的间隔是多少
- 预先设置的植物

编写成代码:

Level level = new Level();
HashMap<String, Integer> zombieCount = new HashMap<>();
ArrayList<PlantInfo> cards = new ArrayList<>();
ArrayList<PreSetPlant> pres = new ArrayList<>();
zombieCount.put("normal_zombie", 10);              // 10个普通僵尸
zombieCount.put("football_zombie", 10);            // 10个橄榄球僵尸
zombieCount.put("buckethead_zombie", 5);           // 5个铁桶僵尸
zombieCount.put("conehead_zombie", 5);             // 5个路障僵尸
zombieCount.put("newspaper_zombie", 5);            // 5个读报僵尸cards.add(new PlantInfo("Chomper", 50, 2));
// 可使用食人花, 花费50阳光，冷却2s
cards.add(new PlantInfo("Jalapeno", 50, 2));       // 火爆辣椒
cards.add(new PlantInfo("Peashooter", 100, 2));    // 豌豆射手
cards.add(new PlantInfo("Threepeater", 100, 2));   // 三发射手
cards.add(new PlantInfo("CherryBomb", 100, 2));    // 樱桃炸弹
cards.add(new PlantInfo("ScaredyShroom", 100, 2)); // 胆小菇// 预设植物, new (name, col, row)
pres.add(new PreSetPlant("PotatoMine", 5, 0));
pres.add(new PreSetPlant("PotatoMine", 5, 1));
pres.add(new PreSetPlant("PotatoMine", 5, 2));
pres.add(new PreSetPlant("PotatoMine", 5, 3));
pres.add(new PreSetPlant("PotatoMine", 5, 4));level.setLevelNumber(1)                   // 关卡编号1.setZombies(zombieCount)             // 设置所有僵尸(见上方).setWaves(10)                        // 10波.setLevelTime(50)                    // 50秒(最后一波僵尸出现的时间).setLevelNext(2)                     // 下一关进入编号2.setPlantInfos(cards)                // 设置可使用的植物.setlevelImg(GameRule.backgroundDay) // 关卡背景.setLevelBgmusic(GameRule.dayBG)     // 背景音乐.setDropSun(true)                    // 白天，从天上掉阳光.setDropSunPerSeconds(5)             // 第一关，阳光掉落频繁.setPrePlants(pres);                 // 预设植物，可为空

由于大量使用了Java的反射机制，使得程序具有特别强大的灵活性，可以看出，仅需要一个字符串便能调用一个类
所以，新建一个关卡只需要填写很少的代码
由于植物的花费与冷却时间可控，我们还可以做出许多有趣的小游戏，比如:
- 一关只允许使用爆炸物，且爆炸物冷却时间极短而且花费很低
- 一关的高坚果与坚果墙十分廉价，但攻击方式只有普通豌豆射手
- 更多脑洞任君开发

僵尸、植物、子弹或杂项何时被系统删除
- 在Root类中有一名为finish的布尔型变量，一旦为true，则会在最近一次的更新中被移除
- 对于动画，例如僵尸的倒下死亡或被炸死，有两种处理思路
  - 转移到这个状态，播放这个gif，sleep对应时间后在设置为finish=true
  - 转移到这个状态，立刻设置为finish=true，在杂项map内添加这样的gif
- 本程序在简洁性与易扩展型的考量下决定使用后者，具体使用方法举例如下：
```
// 僵尸被炸死
addState(5, null, (gameBoard, root) ->
{finish = true;gameBoard.extraMap.add(new Extra(getPath() + "boom_die.gif", 3500, getX(), getY()));
});// 僵尸HP耗尽
addState(6, null, (gameBoard, root) ->
{finish = true;gameBoard.extraMap.add(new Extra(getPath() + "nohead_die.gif", 1500, getX(), getY()));
});
```
- Extra类的构造函数签名如下
  - public Extra(String fName, int ms, int x, int y, boolean bullet)
  - 与public Extra(String fName, int ms, int x, int y)
  - 其中
    - fName为需要播放的gif文件
    - ms为gif所需执行时间，用于Thread.sleep()
    - x, y，物体坐标
    - bullet，是否为子弹，true代表是，不填为否
- Extra类被构造后会在最近一次的更新中被添加
- 在延迟时间到后自动被回收，实现方法同为finish=true

raMap.add(new Extra(getPath() + “nohead_die.gif”, 1500, getX(), getY()));
});
```
- Extra类的构造函数签名如下
- public Extra(String fName, int ms, int x, int y, boolean bullet)
- 与public Extra(String fName, int ms, int x, int y)
- 其中
- fName为需要播放的gif文件
- ms为gif所需执行时间，用于Thread.sleep()
- x, y，物体坐标
- bullet，是否为子弹，true代表是，不填为否
- Extra类被构造后会在最近一次的更新中被添加
- 在延迟时间到后自动被回收，实现方法同为finish=true

END