提煉游戲引擎系列：初步設計引擎

本文為后續引擎提煉定下了一個大致的方向，提出了炸彈人的參考模型和引擎的初步領域模型。

前言

本文為后續引擎提煉定下了一個大致的方向，沒有給出完整的引擎架構。這就夠了！讓我們在具體開發過程中再來從底向上設計吧！

本文目的

1、進行引擎提煉的前期規劃，明確引擎提煉的整體流程和引擎的非功能性需求。
2、從炸彈人領域模型中提煉出精簡的領域模型，作為炸彈人的參考模型。
3、從炸彈人參考模型中提煉出抽象的領域模型，作為引擎的初步領域模型。

本文主要內容

前期規劃
回顧炸彈人設計
初步設計引擎

前期規劃

開發流程

引擎提煉的整個流程如下圖所示：

說明

? 回顧炸彈人游戲
介紹炸彈人游戲的基本情況，回顧炸彈人游戲的設計

? 初步設計引擎
給出引擎的初步設計，從炸彈人領域模型中提煉出一個精簡的領域模型，作為炸彈人的參考模型，再從中提煉出一個抽象的領域模型，作為引擎的初步領域模型

? 第一次迭代
參考引擎的初步領域模型，從炸彈人參考模型中提煉出對應的通用類和基礎的引擎框架，使引擎具備游戲入口、預加載、主循環、層、精靈、動畫、事件管理等基本功能，并將炸彈人游戲改造為基于引擎實現，通過測試。
? 第二次迭代
進一步提煉炸彈人類和引擎類，提煉通用模式，消除引擎中的用戶邏輯，進行引擎的整體梳理和修改，對應修改炸彈人游戲，通過測試。

本文進行“回顧炸彈人游戲”和“初步設計引擎”這兩個步驟。

引擎非功能性需求

1、可測試性
引擎是一個可復用的組件，應該保證正確和可測試。
方案：編寫全覆蓋引擎的單元測試。
炸彈人游戲有完整的單元測試，可以將其修改為引擎的單元測試。

注：本系列不會討論測試。
2、可擴展性
本系列提煉的引擎還不完善，后續會加入更多的功能，因此引擎需要具有靈活的架構，滿足開閉原則，方便以后的擴展。
引擎應該支持插件化開發，獨立功能的模塊可以作為通用插件從引擎中獨立出去，由用戶選擇是否引入到引擎中。
方案：基于高內聚低耦合的總體思想，使用面向對象思想，復用炸彈人游戲中可擴展性的模塊，從中提煉引擎，保持良好的引擎架構。

3、可讀性
引擎應該具備良好的可讀性，易于后續開發時理解之前的設計，方便他人理解引擎的實現。
方案：
（1）保持代碼整潔
（2）只保留必要的注釋
（3）編寫必要的文檔
（4）通過良好的命名和測試用例來輔助讀者理解代碼
（5）代碼風格應該統一

回顧炸彈人設計

本節會介紹炸彈人游戲的基本情況，讓大家有個整體印象。

炸彈人系列博文

炸彈人游戲開發系列

炸彈人源碼下載

炸彈人外部依賴

在炸彈人游戲中，我使用了以下的庫：
第三方庫
? jQuery
使用它的選擇器，進行dom操作。
? progressBar
這是一個jQuery的進度條插件，我用它來顯示預加載圖片的進度。
? jasmine
這是一個測試框架，使用它可以進行Javascript單元測試。
我的庫
? YOOP（命名空間：YYC.Class、YYC.AClass、YYC.Interface）
這是我的Javascript的oop框架。具體可參見發布我的Javascript OOP框架YOOP。
? 圖片預加載控件PreLoadImg（命名空間：YYC.Control）
? 工具庫YTool（命名空間：YYC.Tool）
我的工具方法庫。
? jsExtend
Javascript原生對象擴展，對js的String和Array對象進行了擴展。
? 模式庫（命名空間：YYC.Pattern）
包括創建對象模式的命名空間方法namespace和觀察者模式的Observer.js

炸彈人的概念層次結構

炸彈人領域模型

炸彈人游戲的領域模型如下圖所示：

查看大圖

初步設計引擎

本節提出了我在實踐過程中總結的引擎設計原則，以及炸彈人的參考模型和引擎的初步領域模型，為后面的引擎提煉打下了基礎。

引擎設計原則

1、引擎不應該依賴用戶，用戶應該依賴引擎

引擎應該保持通用性，不應該包含用戶邏輯。

2、盡量減少引擎依賴的外部文件
因為：
（1）增加引擎的不穩定性
依賴的外部文件變化時，引擎也需要對應修改。
（2）外部文件不一定完全適合引擎
外部文件不是基于引擎開發的，可能需要對其進行改造，從而適合引擎的需要。但是由于外部文件不穩定或者對外部文件實現不了解等原因，想要針對引擎的具體情況進行改造比較困難。
（3）加大用戶負擔
引擎可能只需要使用外部文件的一小部分，但是卻需要引入整個外部文件，這會增加引擎的整個文件大小，加大用戶負擔。

所以：
（1）如果必須要依賴，也盡量依賴自己開發的庫，而不要依賴第三庫。
（2）第三方庫可以作為插件引入到引擎中，由用戶自行選擇。
（3）可考慮將第三方庫改造為引擎的內部庫。
a.如果引擎依賴的是自己開發的、沒有發布的庫，則可以直接引入，作為引擎的內部庫
因為自己開發的、獨立發布的庫需要獨立變化，不應該與引擎綁到一起。
b.如果引擎只依賴第三方庫的部分內容，則可將依賴的第三方庫的最小集提取為引擎的內部庫。

3、引擎應該具有很好的可擴展性
這里可擴展性包括兩個方面：引擎可擴展性和用戶可擴展性。
（1）引擎可擴展性
在前面的非功能性需求中已經說過了，引擎應該具有靈活的架構，方便以后的擴展。
（2）用戶可擴展性
用戶可擴展性指用戶可以插入自己的邏輯到引擎中，實現引擎的變化點。

4、盡量減少用戶負擔
引擎應該實現底層邏輯，用戶只負責實現業務邏輯。
引擎應該盡量封裝高層API，提供給用戶使用，減少用戶的工作量。

代碼組織方式

文件組織方式一般有兩種：
1、使用js模塊加載器（如sea.js）。在沙箱環境中，將需要引用的文件加載進來，然后通過局部變量名來使用。
2、使用命名空間。

因為：
（1）引擎文件數量不是很多，還不需要用模塊加載器。
（2）如果使用模塊加載器，則引擎必須依賴模塊加載器，用戶使用引擎時也必須按照模塊加載器的方式來引用引擎文件，這樣會增加復雜度，加大用戶負擔。

所以引擎采用命名空間的方式來組織文件，引擎的頂級命名空間為YE。

引擎名

該引擎命名為YEngine2D。

代碼結構

炸彈人和引擎代碼結構如下圖所示：

Content
炸彈人游戲的資源文件
- Image
  圖片資源文件
Scripts
js文件
- bomber
  炸彈人js文件
- myTool
  工具
  - frame
    框架文件
  - pattern
    模式文件
  - tool
    工具文件
- plugin
  外部插件
- yEngine2D
  引擎文件
Views
頁面

思考

1、炸彈人改造為基于引擎實現后，是否需要通過炸彈人的單元測試？
因為：
（1）在提煉引擎的過程中，引擎變動頻繁，引擎變動會導致使用引擎的炸彈人變動，對應的炸彈人單元測試也會可能跟著變動。這樣就需要經常修改單元測試，工作量太大。
（2）我不會二次開發炸彈人游戲，不需要維護炸彈人的單元測試。
（3）本系列的重點是提煉引擎，應該把精力都集中在引擎上。
綜上所述，只對引擎進行單元測試，而不再維護炸彈人的單元測試，改為直接通過瀏覽器運行炸彈人游戲來進行運行測試。

2、引擎應該是通用的，還是只針對“炸彈人游戲”所屬的RPG類型？
因為提煉引擎的目的是為了更快地開發游戲，不僅僅只有RPG類型，也包括其它類型的游戲，所以應該提出一個通用的引擎。
然而本系列并不能提出一個完全通用的引擎，因為我是從炸彈人游戲中提煉引擎的，該引擎只能保證適應炸彈人這種RPG類型的游戲。提煉通用引擎是一個長期任務，目前我只能在提煉引擎時盡可能地消除炸彈人游戲的用戶邏輯，提高通用性。在以后的實踐中，需要將該引擎盡可能多地應用到不同類型的游戲中，這樣才能最終得到一個通用的游戲引擎。

領域模型分析

炸彈人參考模型

對炸彈人的領域模型進行精簡，去掉具體的實現類，只保留必要的、能體現整個概念層次結構的和游戲框架的類：

精簡后的領域模型即為本系列的炸彈人參考模型。

引擎初步領域模型

對炸彈人參考模型進行抽象，提出抽象角色類（一個角色類可代表多個具體類，如DataOperate類，在炸彈人游戲中代表了MapDataOperate、GetPath等類），作為引擎的初步領域模型。

Config
全局配置類，存放游戲中的常量、枚舉值、配置信息。
LoadResource
加載資源的類，負責加載各種資源
Main
入口類，是整個系統的入口，負責啟動游戲，頁面只與該類耦合，該類是整個系統的入口。
Director
游戲主邏輯類，負責游戲的統一調度。

為什么命名不沿用炸彈人的“Game”？
因為“Game”這個名字范圍太大，不能突出“統一調度”的職責，因此命名為“Director”更為合適

Scene
場景類，為集合類，從炸彈人的LayerManager抽象而來，負責管理場景。

在炸彈人游戲開發中，我從“如何統一調度各個層”的邏輯出發，提出了層管理類LayerManager。
現在可以進一步抽象，提出“場景”這個概念，游戲中可能包含多個場景（至少一個），場景類Scene與“場景”是1對1的關系，Scene不僅負責統一調度場景內各個層，還應該包含與場景的相關的屬性和方法。

Hash
具有哈希結構的集合類。
Layer
層類，為集合類，負責層內精靈的統一管理。

該類對應“分層渲染”的概念，一個Layer對應一個畫布canvas。

Collection
具有線性結構的集合類。
Sprite
精靈類。
每一個單獨的個體都是一個精靈類。如玩家、敵人、炸彈等，與該個體密切相關的屬性和方法都放到該類中。
AI
人工智能類，負責實現人工智能算法，具體可以包括尋路算法、敵人的移動模式和行為設置等。
Factory
工廠類，負責創建類的實例，封裝類的創建邏輯。
Animation
幀動畫控制類，負責控制幀動畫的播放。
DataOperator
數據操作類，負責對數據進行讀、寫操作。
Data
數據類，保存游戲數據
EventManager
事件管理類，負責事件的監聽和移除。

參考資料

炸彈人游戲系列

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提煉游戲引擎系列：開篇介紹

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posted @ 2014-12-09 08:18 楊元超閱讀(2293) 評論(0) 收藏舉報

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