写个简单的飞机游戏玩玩

 

侯亮

 

 

1      概述

        前些天看了《Android游戏编程之从零开始》1书中1个简单飞机游戏的实现代码，1时手痒，也写了1个练练手。虽然我的本职工作其实不是写游戏，不进程序员或多或少都有编写游戏的情结，那就写吧，Just for fun！游戏的代码部份我基本上全部重写了，至于游戏的图片资源嘛，我老实不客气地全拿来复用了1下，呵呵，希望李华明先生不要见怪啊。

 

        在Android平台上，SurfaceView就足以应付所有简单游戏了。固然我说的是简单游戏，如果要写复杂游戏，恐怕还得使用各种游戏引擎，不过游戏引擎不是本文关心的重点，对我写的简单游戏来讲，用SurfaceView就能够了。

 

        飞机游戏的1个小特点是，画面总是在变动的，这固然是句空话，不过却能引出1个关键的设计核心，那就是“帧流”。帧流的最典型例子大概就是电影啦，我们知道，只要胶片按每秒钟24帧（或更高）的速率播放，人眼就会误以为看到了连续的运动画面。飞机游戏中的运动画面大体也是这样显现的，因此游戏设计者必须设计出1条平滑的帧流，并且帧率要足够快。

 

        从技术上说，我们可以在1个线程中，构造1个不断绘制“帧”的while循环，并在每次画好帧后，调用Thread.sleep()睡眠适合的时间，这样就能够实现1个相对平滑的帧流了。

 

        另外一方面，游戏的逻辑也是可以融入到帧流里的，也就是说，每次画好帧后，我们可以调用1个类似execLogic()的函数来履行游戏逻辑，从而（间接）产生新的帧。而游戏逻辑又可以划分成多个子逻辑，比如关卡背景逻辑、敌人行动逻辑、玩家飞机逻辑、子弹行动逻辑、碰撞逻辑等等，这个我们后文再细说。

 

        大概说起来就是这么多了，现在我们逐一来看游戏设计中的细节。

 

2      平滑的帧流

        我们先写个全屏显示的Activity：

这个Activity的主视图是PlaneGameView类，它继承于SurfaceView。

 

         1旦surface创建成功，我们就启动1个线程，这个线程负责运作帧流。

         mGameThread线程的核心run()函数的代码以下：

画帧、游戏逻辑、适合的sleep，1气呵成。为了便于计算，此处我采取了每秒20帧的帧率，所以每帧平均50毫秒，而且由于画帧和履行游戏逻辑都是需要消耗时间的，所以适合的sleep()动作应当写成：Thread.sleep(50 - (end - start))。

 

3      GameManager

3.1  整合游戏中所有元素

        为了便于管理，我设计了1个GameManager管理类。这个类究竟是干甚么的呢？简单地说，它整合了游戏中的所有元素，目前有：

• 绘制关卡背景；
• 所有敌人；
• 爆炸殊效；
• 所有子弹、炮弹；
• 玩家（player）飞机；
• 游戏信息面板；

固然，以后还可以再扩大1些东西，它们的机理是接近的。

 

        GameManager的代码截选以下：

 

        GameManager的总模块关系示意图以下：

 

既然在“帧流”线程里最重要的动作是drawFrame()和execLogic()，那末GameManager类也必须提供这两个成员函数，这样帧流线程只需直接调用GameManager的同名函数便可。

 

3.2  GameManager的画帧动作

        帧流线程的drawFrame()函数，其代码以下：

其中GameManager的drawFrame()函数以下：

不过是调用所有游戏角色的drawFrame()而已。

 

         每一个游戏角色有自己的存活期，在其存活期中，可以通过drawFrame()向canvas中的适合位置绘制相应的图片。示意图以下：

在上面的示意图中，两个enemy的生存期都只有5帧，当帧流绘制到上图的紫色帧时，会先绘制enemy_1的第1帧，而后绘制enemy_2的第5帧，最后绘制player确当前帧。（固然，这里我们只是简单论述原理，大家如有兴趣，可以再在这张图上添加其他的游戏元素。）绘制终了后的终究效果，就是屏幕展现给用户的终究画面。

 

         每一个游戏角色都非常清楚自己当前应当如何绘制，而且它通过履行自己的子逻辑，决定出下1帧该如何绘制，这就是游戏中最重要的画帧流程。

 

3.3  GameManager管理所有的子逻辑

        其实，游戏的整体运作是由两个方面带动的，1个是“软件内部控制”，主要控制所有“非player角色”的移动和动作，比如每一个enemy下1步移动到哪里，如何发射子弹等等；另外一个是“用户操作”，主要控制“player角色”的移动和动作（这部份我们放在后文再说）。在前文所说的帧流线程里，是通过调用GameManager的execLogic()来完成所有“软件内部控制”的，其代码以下：

         从上面代码就能够看出，GameManager所管理的子逻辑大概有以下几个：

• 关卡运作子逻辑
• 所有敌人的运作子逻辑
• 玩家角色的子逻辑
• 玩家发射的子弹的子逻辑
• 敌人发射的子弹的子逻辑
• 管理爆炸效果的子逻辑
• 游戏信息面板的子逻辑
• 碰撞子逻辑

 

4      游戏子逻辑

4.1  关卡运作子逻辑――GameStage

        我们先看前面execLogic()函数里的第1句：mCurState.execLogic()，这个mCurState是GameStage类型的，这个类主要保护当前关卡的相干数据。目前这个类非常简单，只保护了关卡背景图和本关enemy的出现顺序表。

 

4.1.1   关卡背景图由StageBg类处理

1般来讲，飞机游戏的背景是不断转动的。为了实现转动效果，我们可以绘制1张比屏幕长度更长的图片，并首尾相接地循环绘制它。

 

 

         在StageBg里，mBackGroundBmp1和mBackGroundBmp2这两个域其实指向的是同1个位图对象，之所以写成两个域，是为了代码更容易于浏览。另外，mBgScrollSpeed用于表示背景转动的速度，我们可以通过修改它，来体现飞行的速度。

 

4.1.2   关卡中的敌人的出场安排

GameStage的另外一个重要职责是向游戏的主控制器（GameManager）提供1张表示敌人出场顺序的表，为此它提供了getEnemyMap()函数：

该函数返回的2维数组，表达的就是敌人的出场顺序和出场位置。我们目前是这样安排的，将屏幕均分为9列，每列的特定位置对应2维数组中的1个整数，当数值为0时，表示此处没有敌人；当数值为1到3之间的整数时，分别代表此处将出现哪一种敌人。现在我们只有3种敌人：DUCK，FLY，PIG。

  

          这1关卡只有1个BOSS，其类型为3型，对应上面的PIG。我们可以看到，它只会在上面出场表的最后1行出现1次。

 

4.2  EnemyManager

关卡里的所有敌人最好能统1管理，所以我编写了EnemyManager类。EnemyManager的定义截选以下：

其中mEnemyList列表中会记录关卡里产生的所有敌人，当敌人被击毙以后，程序会把相应的Enemy对象从这张表中删除。mEnemyMap记录的其实就是前文所说的敌人的出场顺序表。另外，为了便于创建Enemy对象，我们可以先创建1个EnemyFactory对象，并记入mEnemyFactory域。

 

         另外，我们还需要管理所有Enemy发出的子弹，我们为EnemyManager添加了mBulletsMgr域，意思很简单，往后每一个Enemy发射子弹时，其实都是向这个BulletsManager添加子弹对象。与此同理，我们还需要1个记录爆炸效果的爆炸管理器，那就是mExplodeMgr域。每当1个Enemy被击毙时，它会向爆炸管理器中添加1个爆炸效果对象。

 

4.2.1   drawFrame()

EnemyManager的绘制动作很简单，只需遍历1下所记录的Enemy列表，调用每一个Enemy对象的drawFrame()函数便可。

4.2.2   execLogic()

        履行逻辑的动作也差不多，都需要遍历Enemy列表：

         请注意，EnemyManager的execLogic()在1开始会调用execAddEnemyLogic()函数，由于我们总需要1个地方添加关卡里的enemy吧。

我们用1个mEnemyCounter计数器，来控制添加enemy的频率。帧流里每活动1帧，耗时大概50毫秒（由于我们设的帧率是20帧/秒），那末24帧大概会耗时24 * 50 = 1200毫秒。也就是说，每过1.2秒，我们就会向EnemyManager里添加1行enemy。至于这1行里具体有甚么类型的enemy，是由mEnemyMap[ ]数组决定的。

 

         addEnemy的代码以下：

代码很简单，先利用EnemyFactory根据不同的enemyType，创建相应的enemy对象。然后为每一个enemy设置重要的关联对象，比如mBulletsMgr、mExplodeMgr、mPlayer。这是由于enemy总是要发子弹的嘛，那末它每发1颗子弹，都要向“子弹管理器”里添加子弹对象。同理，当enemy爆炸时，它也会向“爆炸管理器”里添加1个爆炸效果对象。又由于enemy常常需要瞄准玩家发射子弹，那末它就需要知道玩家的位置信息，因此setTarget(mPlayer)也是必要的。

 

        接着我们将enemy对象添加进EnemyManager的mEnemyList列表中。另外还需要为不同enemy设置不同的初始信息，比如初始位置、运行速度等等。

 

4.3  BulletsManager

        游戏中所有的子弹，不论是enemy发射的，还是玩家发射的，都必须添加进“子弹管理器”加以保护。只不过为了便于处理，我们把enemy和玩家发射的子弹分别放在了不同的BulletsManager里。这就是为何在GameManager里，会有两个BulletsManager的缘由：

        BulletsManager的代码以下：

从代码上看，它的drawFrame()和execLogic()和EnemyManager的同名函数很像。在execLogic()中，每当发现1颗子弹已报废了，就会把它从mBulletsList列表里删除。嗯，用isDead()来表达子弹是不是报废了好像不太贴切，不过大家应当都能够理解吧，呵呵。
 

         BulletsManager还得向外提供1个getBullets()函数，以便外界进行碰撞判断。这个我们在后文再细说。

 

4.4  ExplodeManager

        爆炸效果管理器和子弹管理器的逻辑代码差不多，所以我们就不贴它的execLogic()和drawFrame()的代码了。

 

         每一个爆炸效果会对应1个Explode对象。由于爆炸效果1般都会表现为动画，所以Explode内部必须记录下自己当前该绘制哪1张图片了。在我们的程序里，爆炸资源图以下：

这张爆炸图会在Explode对象构造之时传入，而且外界会告知Explode对象，爆炸图中总共有几帧。Explode的构造函数以下：

         每当ExplodeManager遍历履行每一个Explode对象的execLogic()时，会改变当前应当绘制的帧号。这样当游戏总帧流活动时，爆炸效果也就动起来了。Explode的execLogic()函数以下：

         具体绘制爆炸帧时，我们只需把爆炸图中与mCurFrameIdx对应的那1部份画出来就能够了，这就必须用到clipRect()。Explode的drawFrame()函数以下：

1开始计算的srcRect，表示的就是和mCurFrameIdx对应的绘制部份。

 

         其实，不光是爆炸效果，我们的每类Enemy都是具有自己的动画的。它们的绘制机理和爆炸效果1致，我们就不赘述了。下面只贴出3类Enemy的角色动画图：

 

4.5  Player

        现在我们来看玩家控制的角色――Player类。它和Enemy最大的不同是，它是直接由玩家控制的。玩家想把它移到甚么地方，他就得乖乖地移到那个地方去，为此它必须能够处理MotionEvent。

 

4.5.1   doWithTouchEvent()

         注意，为了保证良好的用户体验，我们需要在用户点击屏幕之时，先计算1下手指导击处和Player对象当前所在位置之间的偏移量，以后在处理ACTION_MOVE时，还需用x、y减去偏移量。这样，就不会出现Player对象从旧位置直接跳变得手指导击处的情况。

 

4.5.2   碰撞判断

        现在我们来讲说碰撞处理。在飞机游戏里，1种典型的碰撞情况就是被子弹击中啦。对Player来讲，它必须逐一判断敌人发出的子弹，看自己是不是已和某个子弹密切接触，如果是的话，那末Player就得减血，如果没血可减了，就算被击毙了。

 

        对简单的游戏而言，我们只需判断子弹所占的Rect范围是不是和Player所占的Rect范围有交集，如果是的话，就能够认为产生碰撞了。固然，为了增加1点儿趣味性，我们是用1个比Player Rect更小的矩形来和子弹Rect比对的，这样可以出现1点儿子弹和Player擦身而过的惊险效果。

 

         在GameManager的execLogic()的最后1步，会调用execCollsionLogic()函数。该函数的代码以下：

意思很简单，Player需要和所有enemy发出的子弹进行比对，而每一个enemy需要和Player发出的子弹比对。我们只看Player的doWithCollision()函数，代码以下：

其中那个effectRect就是比Player所占矩形更小1点儿的矩形啦。我们遍历BulletsManager中的每一个子弹，1旦发现哪一个子弹和effectRect有交集，就履行doCollide()。

         如果写得复杂1点儿的话，不同enemy发出的子弹的威力应当是不1样的。不过在本游戏中，每颗子弹的威力都定为1了。也就是说，传入doCollide()的power参数的值总为1。每次碰撞时，Player就减1滴血（mMyHP -= power），然后立即跳变到STATE_ADJUST状态或STATE_EXPLODE状态。

 

         另外一方面，enemy和Player发出的子弹也有类似的判断，只是判断条件更加宽松1些，这样可以给玩家增加1点儿射击的爽快感，呵呵。关于这部份的代码我们就不重复贴了。

 

4.5.3   被击中后的闪烁效果

        Player需要完成的另外一个效果是被击中后，闪烁1段很短的时间，在这段时间内，它会暂时处于无敌状态，这样做可以免玩家出现被多颗子弹同时击中而被瞬杀的情况。为此我们设计了1个“调剂状态”，就是我们刚刚看到的STATE_ADJUST状态啦。

 

         1旦Player被击中，只要它的mMyHP（血值）没有减到0，那末它立即跳变到STATE_ADJUST。在这类状态下，我们不再每次都绘制Player图片了，而是隔1帧绘制1次，这样就能够到达闪烁的效果了。固然这个状态的保持时间很短，我们会记录1个mAdjustCounter计数变量，每次履行execLogic()会给这个计数器加1，直到加到6，我们就从STATE_ADJUST状态，跳变回普通状态（STATE_ALIVE状态）。

4.6  GameInfoPanel

        飞机游戏还需要1个简单的“信息显示板”，来显示1些重要的信息。在本游戏中，我只显示了Player的剩余血量（每滴血用1个红心表示），大家有兴趣可以再添加玩家分数等信息。

 

         我们设计的信息显示板是GameInfoPanel，它的逻辑非常简单：

只是简单地记录1下Player的血量而已。

 

         绘制时，它根据所记录的血量值绘制相应的红心图片就能够了：

5      尾声

至此，我们已把这个小游戏的主要设计方面都讲到了。固然，由于这个游戏只是我为了好玩而写的1个demo程序，所以肯定有很多地方其实不完备，这个我想大家也是可以理解的。那末就先说这么多吧。最后让我们来贴两张游戏截图，乐呵1下。