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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 2025/7/17 22:52:14

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）。

6. 游戏初始化与重置 (`initializeGame`)

提供良好的“再来一局”体验很重要。initializeGame 方法做了所有必要的重置工作：

重置错误次数、已猜字母集合、gameOver 标志。
调用 chooseNewWord() 获取新单词。
重新生成带下划线的 displayedWord。
重置所有 UI 元素到初始状态（标签文本、画布、键盘按钮可用性）。

三、总结与展望

通过这个 Hangman 项目，我们不仅实现了一个经典游戏，更重要的是，我们深入实践了 JavaFX 的许多核心功能：

布局系统： BorderPane, VBox, HBox, TilePane 的组合使用。
控件交互： Button, Label, ComboBox 的事件处理和状态更新。
自定义绘图： 利用 Canvas 和 GraphicsContext 实现动态图形绘制。
状态管理： 通过成员变量和枚举（虽然此版本未使用枚举，但概念相通）清晰地管理游戏进程。
数据结构应用： Map 用于单词库和按钮引用，Set 用于高效存储已猜字母，StringBuilder 用于高效构建显示单词。

这个项目也为进一步探索留下了空间：

美化与主题： 应用 CSS 打造更个性化的外观。
动画效果： 为小人绘制、字母显示等添加过渡动画。
音效反馈： 增加点击、猜对、猜错、游戏结束的音效。
单词库管理： 从文件加载单词，甚至允许用户添加自定义单词或分类。
更智能的提示： 例如提供一个“提示”按钮，随机显示一个未猜中的字母（并计为一次错误）。

希望这篇详细的开发日志能帮助你理解使用 JavaFX 构建交互式应用的具体过程，并激发你动手尝试和创造的热情。Happy coding!

附注: 上述代码片段是说明性的，完整的可运行代码文前资源文件中的java完整示例。确保你的开发环境已正确配置 JavaFX。

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