MIDP 2.0 遊戲開發（七）：遊戲主迴圈 Scheduler 設計與實作

Scheduler 職責

• 以固定頻率驅動每一幀更新與渲染。
• 封裝 Clock 計時器，提供系統時間與虛擬時間。
• 統計每幀耗時、CPU 佔用率，支援動態負載調整。

核心程式碼 (參考《Game Programming Gems 3》C++ 實作)

package game.engine.core;

public class Scheduler {
    private Clock clock = new Clock();

    public void start() { clock.start(); }
    public void stop() { clock.stop(); }

    public int getSystemTime() { return clock.getSystemTime(); }
    public int getVirtualTime() { return clock.getVirtualTime(); }

    // 執行完整一幀
    public void executeFrame() {
        System.out.println("-- start execute frame --");
        clock.beginFrame();
        int started = clock.getSystemTime();

        // 1. 時間驅動任務 (物理、AI、邏輯更新)
        System.out.println("doing time tasks...");
        try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException ignored) {}

        clock.advanceToEnd(); // 推進虛擬時間到幀末

        // 2. 幀任務 (渲染準備、動畫幀推進)
        System.out.println("doing frame tasks...");
        try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException ignored) {}

        // 3. 渲染任務與統計
        int end = clock.getSystemTime();
        int elapsed = end - started;              // 實際耗時 (ms)
        int frameLength = clock.getFrameEnd() - clock.getFrameStart(); // 目標幀長
        System.out.println("elapsed: " + elapsed + ", frame: " + frameLength);
        System.out.println("cpu usage: " + (elapsed * 100 / frameLength) + "%");

        System.out.println("-- end execute frame --");
    }
}

Clock 輔助類別關鍵介面

public class Clock {
    private long frameStart, frameEnd, virtualTime;
    private boolean running;

    public void start() { running = true; virtualTime = 0; }
    public void stop() { running = false; }

    public void beginFrame() { frameStart = System.currentTimeMillis(); }
    public void advanceToEnd() { frameEnd = System.currentTimeMillis(); virtualTime += (frameEnd - frameStart); }

    public int getSystemTime() { return (int) System.currentTimeMillis(); }
    public int getVirtualTime() { return (int) virtualTime; }
    public int getFrameStart() { return (int) frameStart; }
    public int getFrameEnd() { return (int) frameEnd; }
    public int getFrameLength() { return (int) (frameEnd - frameStart); }
}

設計要點與擴充

1. 固定時間步長：frameLength 通常設 16ms (60 FPS) 或 33ms (30 FPS)。若 elapsed > frameLength 需決定：丟幀、追趕、或降級畫質。
2. 虛擬時間：遊戲邏輯使用 virtualTime，暫停/加速/慢動作只需調整虛擬時間增量，不影響真實時間。
3. CPU 使用率監控：elapsed * 100 / frameLength 超過 80% 可觸發降級（減少粒子、簡化 AI）。
4. 執行緒模型：MIDP 2.0 GameCanvas 通常在單獨執行緒 run() 中迴圈呼叫 scheduler.executeFrame()，再 flushGraphics()。

整合到 GameCanvas 範例

public class GameLoop extends GameCanvas implements Runnable {
    private Scheduler scheduler = new Scheduler();
    public void run() {
        scheduler.start();
        while (running) {
            scheduler.executeFrame();
            // 實際渲染程式碼...
            flushGraphics();
            // 若提前完成可 sleep 微調
        }
    }
}