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JavaFX 实战：从零打造一个功能丰富的英文“刽子手”(Hangman)游戏

news 来源：原创 2025/4/23 9:35:09

大家好！今天我们要挑战一个经典的单词猜谜游戏——“刽子手”（Hangman），并使用 JavaFX 这个强大的 GUI 工具包来赋予它现代化的交互体验。这个项目不仅有趣，而且是学习和实践 JavaFX 核心概念的绝佳途径，涵盖了布局管理、自定义绘制、事件处理、状态管理等多个方面。

我们将构建的这个版本不仅仅是基础功能，还包含了：

单词分类选择： 增加游戏的可玩性和重玩价值。
图形化绞刑架： 使用 Canvas 动态绘制小人被“吊起”的过程，提供直观的视觉反馈。
屏幕虚拟键盘： 提供界面内交互，更适合触屏或纯鼠标操作。
清晰的状态反馈： 实时显示猜测进度、错误次数、猜错的字母等。

无论你是想系统学习 JavaFX，还是寻找一个有一定复杂度的练手项目，这篇文章都将为你提供详细的实现步骤和深入的技术解析。

一、设计蓝图：游戏规则与界面构思

在动手编码前，清晰的设计是成功的关键。

游戏规则核心：

选词： 程序从预设的单词库（按分类）中随机选择一个秘密单词。
显示： 单词以隐藏形式（如下划线 _）展示给玩家，非字母字符（如空格、连字符）直接显示。
猜测： 玩家通过点击虚拟键盘上的字母进行猜测。
反馈：
- 猜对： 单词中所有对应的下划线被替换为正确的字母。
- 猜错： 错误次数增加，并在画布上绘制“小人”的一部分。猜错的字母会被记录并显示。
胜负条件：
- 胜利： 在错误次数达到上限前，猜出所有字母。
- 失败： 错误次数达到上限（通常是6次，对应小人的6个部分），游戏结束，显示答案。
重玩： 提供“新游戏”功能。

界面布局规划 (BorderPane):

顶部 (Top): 使用 VBox 放置单词分类选择 ComboBox 和一个主要的 Label (statusLabel) 用于显示游戏提示信息。
左侧 (Left): 使用 VBox 放置 Canvas (hangmanCanvas) 用于绘制绞刑架和小人。
中部 (Center): 使用 VBox 放置核心信息：隐藏的单词 (wordLabel)、错误次数统计 (errorsLabel)、猜错的字母列表 (wrongGuessesLabel) 以及“新游戏”按钮 (newGameButton)。
底部 (Bottom): 使用 TilePane (keyboardPane) 自动排列 A-Z 的字母按钮，形成虚拟键盘。

二、 JavaFX 实现深度剖析

现在，让我们深入代码，逐一解析关键技术的实现。

1. 项目基础与状态管理

我们创建 HangmanGameFX_EN 类继承自 Application。核心的游戏状态由以下成员变量维护：

private Map<String, List<String>> wordCategories = new HashMap<>(); // 单词库
private String currentCategory = "Animals"; // 当前分类
private String secretWord;         // 秘密单词 (大写)
private StringBuilder displayedWord; // 显示给玩家的单词 (带下划线)
private int errors;                // 当前错误次数
private Set<Character> guessedLetters; // 已猜字母集合 (高效去重)
private boolean gameOver;          // 游戏结束标志
// ... UI 元素引用 ...
private Map<Character, Button> keyboardButtons = new HashMap<>(); // 键盘按钮引用

wordCategories: 使用 Map 存储分类和对应的 List<String>，结构清晰。
displayedWord: 使用 StringBuilder 而非 String，因为需要频繁修改其中的字符（替换下划线），StringBuilder 性能更好。
guessedLetters: 使用 Set<Character> 存储已猜字母，利用 Set 的特性可以快速判断一个字母是否已被猜过（contains 操作效率高）。
keyboardButtons: 使用 Map<Character, Button> 存储虚拟键盘上每个字母按钮的引用，键是字母本身，值是对应的 Button 对象。这使得我们可以通过字母快速找到并禁用对应的按钮。

2. 构建动态用户界面

UI 的构建被拆分到各个 create...Pane() 方法中。

分类选择 (createTopPane)： ComboBox<String> 控件绑定 wordCategories 的键集。通过 setOnAction 监听选择变化，一旦改变，就更新 currentCategory 并调用 initializeGame() 开始基于新分类的游戏。
单词显示 (createCenterPane)： wordLabel 使用等宽字体 (Monospaced)，确保每个下划线 _ 占用的宽度一致，视觉效果更好。
虚拟键盘 (createKeyboardPane)：
- 使用 TilePane 是个巧妙的选择。它会自动将子节点（按钮）排列成网格状，只需设置 setPrefColumns（期望的列数）和间距 (setHgap, setVgap)，布局非常方便。
- 循环创建 A-Z 按钮，为每个按钮设置 setOnAction，调用 handleGuess(letter) 并传入对应的字母。同时，将按钮存入 keyboardButtons Map。

3. Canvas 绘图：动态的绞刑架

这是游戏最具视觉特色的部分。

设置 (createHangmanPane)： 创建 Canvas 并获取其 GraphicsContext (gc)。设置线条宽度和颜色。
绘制绞刑架 (drawGallows)： 在游戏初始化时调用，使用 gc.strokeLine() 绘制几条直线构成基本的绞刑架结构。坐标计算基于 CANVAS_WIDTH 和 CANVAS_HEIGHT 的比例，使得图形能适应画布大小。
绘制小人 (drawHangmanPart)： 这个方法根据传入的 errorCount (1-6) 绘制小人的一个新部分（头、身体、四肢）。使用 switch 语句，每个 case 对应一个错误阶段，调用 gc.strokeOval() 画头，gc.strokeLine() 画身体和四肢。坐标同样是相对计算的。
清空画布 (clearCanvas)： 在每次开始新游戏时，需要调用 gc.clearRect() 清除上一次绘制的内容。

// 在 drawHangmanPart(int errorCount) 中
gc.setStroke(HANGMAN_COLOR); // 确保颜色正确
switch (errorCount) {case 1: // Headgc.strokeOval(headX - headRadius, headY - headRadius, headRadius * 2, headRadius * 2);break;case 2: // Bodygc.strokeLine(headX, bodyStartY, headX, bodyEndY);break;// ... case 3, 4, 5, 6 for arms and legs ...
}

4. 核心游戏逻辑：处理猜测 (`handleGuess`)

这是响应玩家点击键盘按钮的核心方法，逻辑严谨性至关重要：

private void handleGuess(char letter) {// 1. 状态检查: 游戏是否结束？字母是否已猜过？if (gameOver) return;letter = Character.toUpperCase(letter); // 统一转大写if (guessedLetters.contains(letter)) {// ... (提示已猜过) ...return;}// 2. 更新状态: 添加到已猜集合，禁用对应按钮guessedLetters.add(letter);keyboardButtons.get(letter).setDisable(true);// 3. 检查猜测是否正确boolean found = false;for (int i = 0; i < secretWord.length(); i++) {if (secretWord.charAt(i) == letter) {// 关键：更新 displayedWord 中对应位置的下划线int displayIndex = i * 2; // 乘以2是因为每个字符后有空格if (displayIndex < displayedWord.length()) {displayedWord.setCharAt(displayIndex, letter);}found = true;}}// 4. 更新单词显示 UIwordLabel.setText(displayedWord.toString());// 5. 根据猜测结果更新状态和反馈if (found) {// ... (提示猜对，更新状态标签颜色) ...if (checkWin()) endGame(true); // 检查是否胜利} else {errors++;// ... (更新错误标签，绘制小人部分，更新猜错字母列表，提示猜错) ...if (checkLoss()) endGame(false); // 检查是否失败}
}

关键点解析：

状态优先检查： 首先判断游戏是否结束以及字母是否已猜，避免无效操作。
状态更新原子性： 将字母加入 guessedLetters 和禁用按钮紧密关联。
displayedWord 更新： 遍历 secretWord，找到匹配字母后，计算其在 displayedWord 中的正确索引（考虑到空格，是 i * 2）并替换下划线。这是保证单词正确显示的核心。
分支处理： 清晰地分为 found (猜对) 和 else (猜错) 两个分支，分别处理 UI 反馈、状态更新（errors++）和胜负检查。

5. 胜负判断与游戏结束

checkWin()： 实现非常简洁，只要 displayedWord 中不再包含 _，就意味着所有字母都已猜出，玩家获胜。
checkLoss()： 同样简单，只要 errors 达到 MAX_ERRORS，玩家失败。
endGame(boolean won)： 负责游戏结束时的收尾工作：设置 gameOver 标志，禁用所有键盘按钮和分类选择，并根据 won 参数显示最终的胜利或失败信息（失败时揭示答案）。