Android gameprogramming

日本Androidの会日高正博

日本Androidの会/日高正博 2010/10/10 1

 日高正博（ひだかまさひろ）
◦ 日本Androidの会／関西支部
 Android開発情報サイト Tech Booster 運営
http://techbooster.jpn.org/
65記事を超えて週に3本ペースで増殖中！

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@mhidaka


1. Androidとゲーム
• 概要／スレッド構成／注意点

2. ゲームでの描画
• SurfaceView／時系列処理

3. メモリ管理
• GC／OOM／確保の方法

4. まとめ


ユーザ体験：“たのしい！”のために。
• AndroidマーケットでGameは2番目の人気
• より高速に、より小さく！大きいゲームはアンインストールされやすい

ユーザレスポンス
• 処理には案外時間がかかるものも多い。見せ方を工夫。
• 例：処理中であればスピナー/プログレスバーで通知する
• ネットワークアクセス（ライセンスサーバとの通信など）
• スコアの保存やデータのバックアップなど


デーモンスレッド＆
シングル・スレッド・モデル
ユーザスレッド

• Mainスレッド（UI Thread • ユーザスレッド：
• Activityに関する処理処理が終わる(return)まで
• ライフサイクルプログラムは終了できない

• onCreate／OnPause • デーモンスレッド：
プログラム終了時にスレッ
• 各UIパーツ(Viewなど) ドの実行終了を待たない
の描画処理


描画・ロジック・UIでスレッド分割
• 描画/CPU処理などで応答遅延を防ぐ
UI
• タスクの占有はANRの対象(Application • 入力、レスポンス

Not Responding) • Activityの処理

• リアルタイムゲームであれば画面へのユーザ入力
30FPSが理想フィードバック TimerEvent
• 将棋などCPUがんばる系のゲーム
logic大事（Android2.2のJIT？）グラフィック logic
• 画像処理、エフェクト • ゲームの論理構造
• タッチイベント飛び過ぎ • SurfaceView • 無限ループ
onTouchEventの中でSleepする
画像処理


 AsyncTask メソッド名内容
onPreExecute() 事前準備の処理を記述する
◦ 非同期処理 doInBackground(Params...) バックグラウンドで行う処理を記述する
onProgressUpdate(Progress...) 進捗状況をUIスレッドで表示する処理を記述する

onPostExecute(Result) バックグラウンド処理が完了し、UIスレッドに反映す
る処理を記述する

public class MonochromeTask extends AsyncTask<Bitmap, Integer, Bitmap> {

@Override
protected Bitmap doInBackground(Bitmap... bitMap) {
Bitmap outBitMap = bitMap[0].copy(Bitmap.Config.ARGB_8888, true);

 Runnable,Thread
◦ Javaマルチスレッド処理（同期、優先度制御etc）が可能
◦ Runnableインターフェイス、Threadクラス。あとで解説します


Android端末のインターフェイス
• キーボード、タッチパネル、センサー、ハードキー

機種が多いので想定が難しい
タッチパセン
• スマートフォン? TV ? タブレット? ネルサー

 おすすめはインターフェイスの変キーハード
ボードインターキー
換部を持つことフェイス
 開発が進んでからでOK 変換

 ユーザ・機器に合わせた設定
input
変更が簡単に
logic


Canvas
• 描画にかかわる処理をすべてUIスレッドで行う
• 以下の2つに比べると低速だけど簡単

SurfaceView
• 演算を別スレッドで実施してUIスレッドで描画
• CanvasとSurfaceViewはCPU処理

GLSurfaceView
• OpenGLを使った描画処理を行う。非常に高速。
• ハードウェア処理、機種依存が多少あるので注意。地獄。


SurfaceView
• 画面(Surface)を描画する専用スレッドを提供する
（資源ロックが発生）
• 描画には、SurfaceHolderというインターフェイスを利用

実装
• 描画処理はSurfaceHolderのコールバックとして実装する
• SurfaceHolder.Callback.surfaceCreated()
• SurfaceHolder.Callback.surfaceChanged()
• SurfaceHolder.Callback.surfaceDestroyed()


ActivityにViewを設定
public class surfaceViewActivity extends Activity {
/** Called when the activity is first created. */
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(new sampleSurfaceView(this));
}
}

SurfaceViewのコンストラクタ
private Bitmap mImage;
//コンストラクタ
public sampleSurfaceView(Context context) {
super(context);

getHolder().addCallback(this);
mImage = BitmapFactory.decodeResource(getResources(),
R.drawable.bakeneko);
}

SurfaceView生成logic
//SurfaceView生成時に呼び出される
public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
//初期描画(生成タイミングで描画する必要があるもの)
//Canvasの取得(マルチスレッド環境対応のためLock)
Canvas canvas = holder.lockCanvas();
Paint paint = new Paint();
paint.setTextSize(24);
paint.setColor(Color.WHITE);

//描画処理(Lock中なのでなるべく早く)
canvas.drawBitmap(mImage, 0, 0, paint);
canvas.drawText("TechBooster",0,200,paint);

//LockしたCanvasを解放、ほかの描画処理スレッドがあればそちらに。
holder.unlockCanvasAndPost(canvas);
}


Runnableインターフェイス
• ユーザスレッドの作成。別スレッドで時間、移動量を決定
public class sampleSurfaceView extends SurfaceView
implements SurfaceHolder.Callback, Runnable{
private Thread mLooper;
(省略)
}

//SurfaceView変更時に呼び出される
//SurfaceView生成時に呼び出される
public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int{format, int width, int height) {
public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder)
//スレッド処理を開始
if(mLooper != null ){
//スレッドの生成
mHolder = holder;
mLooper.start();
} mLooper = new Thread(this);
} }


 RunnableインターフェイスのRunメソッド
//スレッドによるSurfaceView更新処理
public void run() {
while (mLooper != null) {

//描画処理
doDraw();

//位置更新処理
//処理落ちによるスローモーションをさけるため現在時刻を取得
long delta = System.currentTimeMillis() - mTime;
mTime = System.currentTimeMillis();

//次の描画位置
int nextPosition = (int)( ( delta / 1000.0 ) * 200 ); //1秒間に200px動くとして

//描画範囲の設定
if(mPositionTop + nextPosition < mHeight ){
mPositionTop += nextPosition;
}
(省略)
}
}


 代表的なレイアウトは４つ


 FrameLayoutで上から描画を重ねる

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);

FrameLayout frameLayout = new FrameLayout(this);
setContentView(frameLayout);

frameLayout.addView(new sampleSurfaceView(this),new
ViewGroup.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT,
ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT));

//サンプル表示用のボタンを作成
Button button = new Button(this);
button.setText("Start Button");
frameLayout.addView(button, new
ViewGroup.LayoutParams( ViewGroup.LayoutParams.FILL_PARENT,
ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT));
}


ガベージコレクション
• JavaHeapが足りなくなるとメモリ確保のためGCが走る
• 一度GCすると100~200msはゲームが止まる

05-14 17:43:25.916: DEBUG/dalvikvm(51):
GC freed 637 objects / 29528 bytes in 86ms

Activityがメモリを食いつぶす
• 利用可能なメモリは24MB。かならずこの範囲に収める

OutOfMemoryError
• GCによるメモリ・アロケーション時。
JavaHeap内で、要求サイズ分の空きが無ければ発生

05-14 17:16:45.035: INFO/ActivityManager(51): Config changed:
{ scale=1.0 imsi=310/260 loc=en_US touch=3 keys=2/1/2 nav=3/1
orien=1 layout=18}
05-14 17:16:45.075: ERROR/dalvikvm-heap(187): 2457600-byte external
allocation too large for this process.
05-14 17:16:45.075: ERROR/(187): VM won't let us allocate 2457600
bytes…省略…
05-14 17:16:45.204: ERROR/AndroidRuntime(187):
java.lang.OutOfMemoryError: bitmap size exceeds VM budget

 Androidのメモリは潤沢ではない
◦ 自分が使うメモリ量を計算する
 リアルタイムゲームでは
開始前に全部のデータを読み込むといい。
◦ マップデータ、シナリオ、音声、キャラクターなどなど。
 メモリリークに気をつける
◦ 意図せずオブジェクトが解放されなくてメモリを握ったままに
なることも。
◦ 手っ取り早いのはDDMSでメモリ量を確認。
パフォーマンス計測はLog.dやTraceViewもおすすめ。


ユーザインターフェイス
• レスポンスを大事に。入力デバイスを選べるように。
• ゲームロジックを分割してマルチスレッド化

View
• 描画はゲーム特性に合わせて最適なものを。
• ボードゲーム：Canvas、リアルタイム系：OpenGL/SurfaceView

メモリ管理
• GCが走るとゲームは止まる
• メモリ使用量を把握する、リークはDDMS/MATなどで確認


 ご清聴ありがとうございました


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