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Java咖啡馆(6)——编写猜数字游戏

上一回我们讲解了Java语言基础,篇幅所限,仅仅包含相当有限的Java语法知识。本期我们将在上回基础上编写一个猜数字的游戏,进一步学习Java语言基础知识。

猜数字游戏

  你肯定玩过猜数字游戏—游戏随机给出一个0至99(包括0和99)之间的数字,然后让你猜是什么数字。你可以随便猜一个数字,游戏会提示太大还是太小,从而缩小结果范围。经过几次猜测与提示后,最终推出答案(我们提供了完整代码,点击这里下载)。(见图1)

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游戏设计

  首先搭建Java程序框架。打开Eclipse,新建名为GuessNumberGame的项目,然后新建名为GuessNumber的Java类。别忘记给GuessNumber加上合适的javadoc。

  第一步:随机数的产生

  我们可以借助Java API提供的Random类来产生一个随机数。

  首先在main函数中加入以下三行代码:

// 新建一个随机数产生器,然后生成一个0到99之间的整数。
Random random = new Random();
int number = random.nextInt(100);

  不出所料,Eclipse就像语文老师一样,立即在错误语句处划出红线,把鼠标移动到红线上,可以看到具体出错信息(见图2)。

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  包(Package)的概念

  Java API中包含了极其丰富、类似于Random这样由Sun预先定义好的类(Class,如果忘记相关概念,请参考第四篇连载—《品味第一杯咖啡》),与变量作用域的问题一样,不同包中可以有同名同姓的类,如果没有包的概念,就会遇到命名冲突问题。此外,包还能进行安全控制,你可以规定哪些类可以被包外部调用,哪些不可以。

  Random类是在java.util这个包中。可以手动在源程序顶部输入import java.util.Random;语句来申明该程序将要使用java.util包中的Random类,然而有了Eclipse,就不用那么麻烦了—把光标移动到有红色波浪线的Random上,然后按下Ctrl+Shift+M,Eclipse会自动帮你完成导入的工作了。此时保存一下源代码,警告是不是消失了?希望你牢记这个快捷键的用法,在开发大型项目时,再好的脑子也无法牢记每个类所在的包的名字,有了Eclipse的鼎力相助,偷个懒也没问题。

  语句翻译

  第一句定义了一个类型是Random类的变量random(Java语言区分大小写,所以Random和random是两回事儿),并且用new操作符生成一个Random类的实例赋给random变量。还记得我们上期连载说到变量还有一种引用类型吗?这就是一个例子。random变量实际上是一个参照,指向内存中用new操作符新建的Random类的实例。说起来很拗口,大多数情况下可以把random直接看做是一个Random类的实例,可以通过“random”加上“.操作符”来调用Random类的方法,比如用random.nextInt(100)来获取一个0至99之间的随机数。

  第二句语句定义一个整型变量number来保存随机产生的整数,并且用直接初始化的方法把random产生的随机数赋给number变量。

  第二步:标准输入输出

  标准输入输出(Standard I/O)是指可以被应用程序使用的信息流。比如,应用程序可以从标准输入(Standard input)读取数据,向标准输出(Standard output)写数据,把出错信息发送到标准错误(Standard error)。通过输入输出,应用程序和应用程序之间可以被串联起来使用。虽然标准输入输出是从UNIX发展出来的概念,在Windows中也广泛应用,如果你熟悉DOS,这个概念自然不陌生。
猜数字游戏主要用到标准输入,更明确一些,就是控制台输入。还记得我们经常使用System.out.println进行控制台输出吗?相反,要从控制台输入,就需要用到System.in。它是一个纯粹的输入流,而猜数字游戏主要是通过控制台获取玩家的字符(特别是能够支持多国语言的Unicode字符)输入,我们需要把它包装成一个BufferedReader实例来使用:

BufferedReader input = new BufferedReader(
new InputStreamReader(System.in));

  这时,input就是一个能处理来自控制台输入的、支持Unicode的、可以整行读取的一个BufferedReader实例,比如能通过input.readLine()方法获取玩家在控制台整整一行的输入了。

  第三步:异常

  正如阿甘的名言—Shit happens,程序中的金科玉律就是—一定会出错。出错并不可怕,关键看如何对待错误,有错必究才善莫大焉。

  Java语言提供了异常(Exception)处理机制帮助程序员发现并处理异常。什么是异常呢?所谓异常,就是在程序执行过程中能干扰程序正常流程的事件。导致异常的原因很多,比如文件找不到、数组越界、除以零等。当异常出现时,一个异常对象将被自动生成并传递给Java“运行时环境”(runtime system),说得专业一点,就是抛出一个异常。异常对象包含了异常类型、程序运行状态等信息。“运行时环境”得到异常对象后便打断程序的正常流程,自动寻找一个专门处理该异常的代码块来解决问题。这样的代码块称作异常句柄(Exception Handler)。你可以在异常句柄中尝试修复错误、重试或者报错,或者实在无法进行下去的时候来个自我了断。如果“运行时环境”找不到异常句柄,Java程序便会自行中断。

  一个典型的异常处理是这个样子的:

try {
statement(s);
} catch (exceptiontype1 name) {
statement(s);
} catch (exceptiontype2 name) {
statement(s);
} finally {
statement(s);
}

  其中:

  ★try语句括起来的语句可能抛出异常。try语句至少要搭配一个catch语句或finally语句,不能单独使用。
  ★catch语句必须和一个try语句配套使用,根据异常类型(exception type)分别处理不同的异常。也就是说,Java有许多预先定义的异常,你可以通过多个catch语句对它们分门别类地处理。你还可以自己定义异常类型。如果try语句块中没有抛出异常,这里自然不会被执行。
  ★finally语句也必须和一个try语句配套使用,与catch语句不同,无论try语句块中是否抛出异常,finally所包括的语句块都会被执行。
 举个具体的例子来熟悉一下。猜数字游戏需要从控制台获取玩家输入的数字。我们先定义一个整型变量:int guess;

  然后就可以编写如下代码:

guess = Integer.parseInt(input.readLine());

  通过input.readLine从控制台读取输入,并且用Integer.parseInt把获取的字符串类型的输入转换成整型,然后赋给guess变量。

  Eclipse又给你脸色看了——input.readLine()下面划上了红线(见图3)。

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  看看提示,原来是未处理异常句柄。

  原来,Java有一种异常称作检查型异常(Checked Exceptions)。一般数组越界、除以零等等都是运行时异常,由于数量众多,Java允许你不必亲自捕捉每个这样的异常,而全权交给运行时环境去处理。但检查型异常就不一样了,Java把检查型异常提升到与参数、返回值同样的高度,也就是说,检查型异常你非处理不可,并且在javadoc中必须加以注释。

  那么怎样快速地捕捉这样的异常呢?按照如图3所示,用鼠标点击带有红叉的灯泡图标,在弹出菜单上选择Surround with Try/Catch,异常处理代码模块立即自动生成了。可以发现,这一句话将抛出两个异常:一个是格式异常(NumberFormatException),因为如果你用Integer.parseInt去转换一个汉字,自然是不可能的。另一个便是I/O异常,即标准输入可能会出现不可预料的问题。怎么样,连异常都能够自动捕捉,这就是Eclipse的魅力!

  需要说明的是,NumberFormatException并不是检查型异常,而是一个不必刻意捕捉的运行时异常。试试看把捕捉NumberFormatException的那个catch语句块全部删除,Eclipse也不会报错。不过,捕捉这个异常很有实用价值,后文的代码会进一步展示它的作用。

  小提示

  使用异常机制的诸多好处

  ★使得程序更健壮,界面更友善。
  ★把程序的业务逻辑与错误处理分开,代码更合理,更美观。
  ★异常可以分层次处理,使得代码更简洁。
  ★同类的异常可以归到一类一起处理,处理更方便。

  Java的异常处理机制是一个很大的话题,这里仅仅是展示了冰山一角,以实用为主,希望你能够自行阅读扩展知识,并且在编写代码过程中注意体会。

  while循环控制

  上回的Java咖啡馆介绍了for循环语句,这回需要介绍一个它的“亲戚”语句——while语句。

  while语句的语法是:

while ( expression ) {
statement(s)
}

  首先,while语句判断返回一个布尔值的expression表达式,如果返回值为true,则执行下面语句,之后再测试expression表达式再执行语句,以此往复,直到expression表达式返回false为止。

do-while语句与while语句非常相似,语法是:

do {
statement(s)
} while ( expression );

  与while语句在循环顶部判断表达式真假值不同,do-while语句在底部判断,

补充:软件开发 , Java ,
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