Java Applet 程式設計進階技巧：生命週期、多執行緒、動畫雙緩衝與載入優化

前言

Applet 雖已退出歷史舞台，但其核心程式設計模型 — 生命週期管理、事件驅動、多執行緒協作、繪圖管線 — 仍是 Java GUI (Swing/JavaFX)、Android、遊戲引擎的基因。本文系統整理五大進階技巧。

一、Applet 生命週期與瀏覽器互動

關鍵：init() 僅執行一次；start()/stop() 可多次交替；destroy() 為最後機會釋放資源。

二、擴展基底類別支援多執行緒：MultiThreadApplet

預設 Applet 邏輯在單一 EDT 執行，死迴圈會凍結瀏覽器。解法：引入專屬執行緒跑業務迴圈。

public abstract class MultiThreadApplet extends Applet implements Runnable {
    private Thread appletThread;

    public void start() {
        if (appletThread == null) {
            appletThread = new Thread(this);
            appletThread.start();
        }
    }

    public void stop() {
        if (appletThread != null) {
            appletThread.interrupt(); // 優雅中斷
            appletThread = null;
        }
    }

    // 子類別實作業務迴圈
    public abstract void run();
}

使用範例 — 計數器動畫：

public class CounterApplet extends MultiThreadApplet {
    private int counter = 0;

    public void run() {
        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
            counter++;
            repaint(); // 排程重繪
            try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { break; }
        }
    }

    public void paint(Graphics g) {
        g.drawString("Count: " + counter, 10, 20);
    }
}

優點：執行緒管理封裝於基底類，業務邏輯聚焦於 run()，stop() 自動釋放 CPU。

三、動畫閃爍根治：雙緩衝 (Double Buffering)

閃爍成因

paint() 直接畫在螢幕顯示記憶體，清除→重畫背景→畫前景 過程中畫面可見，造成閃爍。

雙緩衝原理

1. 建立離屏影像 Image offscreen = createImage(width, height)。
2. 取得其 Graphics offG = offscreen.getGraphics()。
3. 所有繪圖操作導向 offG (清除、背景、前景)。
4. 最後 g.drawImage(offscreen, 0, 0, this) 一次性貼上螢幕。

完整範例：彈跳球

public class BouncingBall extends MultiThreadApplet {
    private Image offscreen;
    private Graphics offG;
    private int ballX = 0, ballY = 80, dx = 2, dy = 2;
    private final int BALL_SIZE = 30;

    public void init() {
        setBackground(Color.white);
    }

    public void run() {
        // 延遲建立離屏緩衝 (需元件尺寸已定)
        while (offscreen == null) {
            offscreen = createImage(getWidth(), getHeight());
            if (offscreen != null) offG = offscreen.getGraphics();
            try { Thread.sleep(50); } catch (InterruptedException ignored) {}
        }

        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
            // 物理更新
            ballX += dx; ballY += dy;
            if (ballX <= 0 || ballX + BALL_SIZE >= getWidth()) dx = -dx;
            if (ballY <= 0 || ballY + BALL_SIZE >= getHeight()) dy = -dy;

            // 離屏繪製
            offG.setColor(getBackground());
            offG.fillRect(0, 0, getWidth(), getHeight()); // 清除
            offG.setColor(Color.red);
            offG.fillOval(ballX, ballY, BALL_SIZE, BALL_SIZE); // 畫球

            repaint(); // 觸發 paint()
            try { Thread.sleep(16); } catch (InterruptedException e) { break; } // ~60 FPS
        }
    }

    public void paint(Graphics g) {
        if (offscreen != null) g.drawImage(offscreen, 0, 0, this);
    }

    public void update(Graphics g) { paint(g); } // 覆寫 update 避免預設清除再 paint 導致閃爍
}

四、動畫效能優化六大策略

五、縮短 Applet 載入時間三大法寶

1. 壓縮類別檔體積：
   • 移除除錯代碼、縮短字串常量、啟用 javac -O (舊版) / ProGuard 壓縮優化。
   • TCP/IP 封包上限 (MTU) 通常 1500 bytes，類別檔 < 1.5KB 可單封包傳輸，避免最後殘包等待。
2. 控制類別數量：
   • 下載 20 個 1KB 類別遠慢於 1 個 20KB 類別 (每類別需獨立 HTTP 請求/TCP 連線)。
   • 合併輔助類別、使用內部類別、避免過度設計介面/抽象層。
3. 非同步初始化 + 使用者互動轉移注意力：
   • init() 僅做極速必要初始化，啟動輔助執行緒載入資料/圖片/音效。
   • 主執行緒顯示歡迎畫面、進度條、詢問使用者姓名 — 「愉快時光過得快」，降低感知等待。

結語

Applet 程式設計技巧是 Java 圖形系統、遊戲迴圈、即時渲染管線的縮影。掌握生命週期契約、EDT 與業務執行緒分離、雙緩衝渲染、效能剖析與優化、載入體驗設計，能讓開發者在任何平台 (Swing, JavaFX, Android, LibGDX, LWJGL) 駕輕就熟地構建流暢、高效能的視覺應用。