运用 Entity/Component 架构的游戏引擎快速开发 HTML5 游戏

运用Entity/Component架构的游戏引擎快速开发HTML5游戏运用Entity/Component架构的游戏引擎快速开发HTML5游戏 @原木博皞

About Me 唐博皞 Boyd Tang @原木博皞 Startuper/原木游戏工作室 Co-Founder 独立游戏开发者折腾Flash/HTML5游戏高端骨灰级游戏玩家 (高玩, 恩=-=)

Outline 游戏编程的演变– 从数据驱动的GameObject结构再到Entity/Component架构架构思路 - Entity/Component的实现特点 CraftyJS - HTML5中的Component Based游戏引擎 Demo/Practice – HTML5 CodeJam 48小时作品

如果要做一个游戏，你会怎么写？ • 有一个Main函数 • function main() { while(/*游戏没结束*/){ /* 在循环里写游戏更新逻辑*/ } /* 游戏结束出现游戏结果 */ } • 更新逻辑是啥？一个player和一堆monster • player.update(); // player需要不断更新for( var i = 0; i< MAX_MONS; i++){ monsters[i].update(); // 怪物也是} • 那如果Player和Monster有通用的功能呢？

GameObject – 经典的数据驱动结构 • 游戏世界中所有的物体都是GameObject • 角色，怪物，环境障碍，车辆，子弹，摄像头，触发器，灯光 • 现在在Main函数中怎么写？ • for( var i=0; i<numGameObjects; i++) gameObjects[i].update(); • GameObject是什么呢？由数据驱动，而非代码写死

如果想在GameObject结构下添加功能呢？ 我要这样？还是这样？

更复杂的情况呢… • Physics ?

经典GameObject结构的问题 很多功能无法单纯靠继承实现，最终的代码结构并不是一个有向无环图类继承导致难以轻易改变结构功能全都向上依赖子类的数据爆炸，大量冗余数据和方法并导致内存消耗过大

那神马是Entity/Component架构？

从GameObject到GameEntity 游戏中所有的Object都是GameEntity GameEntity只是一个容器 GameEntity里含有一堆独立功能的Components Component之间的互相访问，通过GameEntity传递 Component可以实时增减，动态为GameEntity增减功能

现在的GameEntity结构

Entity/Component架构的实现特点 • GameEntity是一个容器，其主要功能仅仅是增减Components • 组件(Component)才是功能的携带者，组件可以有一定依赖关系。 • 例如: Animated组件依赖于Drawable组件 • 属性(Property)是组件间互相访问的主要实现方法。属性由特定组件具有的一系列提供setter和getter方法。 • 例如: Position组件提供x,y属性，Update组件进行修改。

一些关于Entity/Component的常见问题 • 一个GameEntity可以有多个相同的Component么？ • 是的，理论上是可以的。一般GameEntity的实现可以根据Component的ClassName来进行hash，也可以通过给Component实例设置Name进行hash。如果需要避免冲突，可以选择根据ClassName来实现。 • 传统的GameObject有个统一的update，GameEntity的update呢，是一个Component嘛？ • 其实并不是这样的，GameEntity的update可以是interface，当Component实现此interface后，即具备了update功能。也可以是事件驱动下，Component监听发到GameEntity的update事件。 • 整个游戏世界中GameEntity是全都是同级的么？ • GameEntity的实现时，可以增加GameEntityGroup的实现()。这样就可以对其进行分组管理。

使用Entity/Component架构的游戏引擎 • 大型3D游戏引擎 – Unity • 大家应该都知道这名字吧=-= • Flash游戏引擎 – PushButton • 推荐PBE2，比PBE1轻量很多 • HTML5游戏引擎 – CraftyJS • 本期的重点介绍

Crafty – 用JS将灵活发挥到极致 • 轻量的体积：14.5KB (Minified&Gzipped) • 类似JQuery的选择器用于GameEntity的选择 • 同时支持Canvas或者DOM进行渲染 • (不用Canvas渲染连IE6都能跑!) • 事件驱动，有非常好用的Event系统 • 支持SpriteSheet，碰撞检测，声音等

Crafty的选择器 • 通过查询Component来进行选择 • Crafty(“mycomp”); • Crafty(“hello 2D mycomp”); • Crafty(“hello, 2D, mycomp”); • 第一个返回全部具有mycomp组件的GameEntity • 第二个返回全部同时具有hello, 2D和mycomp组件的GameEntity （AND操作） • 第三个返回至少有这些组件之一的全部GameEntity（OR操作）

Crafty的基本使用 • 创建GameEntity • var player = Crafty.e(); • 为GameEntity添加Component • player.addComponent(“2D, DOM”) //添加2D组件，使用DOM渲染 • 也可以在创建GameEntity时添加 Crafty.e(“2D, DOM”); • 为GameEntity设置属性 • player.attr({ x:5, y:5, w:100, h:100}); //当具有2D组件时，GameEntity即拥有了x,y,w,h等属性 • 级联操作 • player.addComponent(“2D, color”).color(“red”).attr({ w:100, h:100});

自定义你的Compoent • 使用Crafty.c()方法进行自定义 • Crafty.c(“mycomp”, { //为自定义组件命名 init: function() { //init函数在被组建被添加时调用 // 自定义组件函数中的this，均指向所属的Entity this.requires(“2D, Color”); //requires方法可指定依赖组件 this.w = 32; this.h = 32;this.color(“red”); //也可以这样写: this.attr({w:32, h:32 }).color(“red”); }, myfunc: function() { /*我的方法实现*/ }})

Crafty的事件系统 • 通常事件会在自定义组件的init中绑定 • Init: function() { this.requires(“2D, DOM, Mouse”); //可以使用bind方法绑定事件 this.bind(“Enterframe”, function（e）{ //Enterframe可任意监听 … // 即update 函数 }); this.bind(“Click”, function(e){ //当添加Mouse组件后可用 …// 当鼠标点击Entity时的处理函数 })} • 事件触发: this.trigger(“event”，data);

属性与Setter方法、Change事件 • 属性获取、更改(若无setter, 首次使用即定义) • attr(name, value)或者attr({name:value})均更改属性 • attr(name) 可获取属性 • 针对特定属性的处理：setter • Crafty.c(“mycomp”, { _hp: 100, init: function() { this.setter(“hp”, function(v){ this._hp = v; /*一些判断*/}); }}); • 针对全部属性改变的事件：Change • this.bind(“Change”, function(){ /*一些判断*/ })

Crafty中的关卡场景定义 • 关卡场景定义 • Crafty.scene(“sceneName”, function(){ …//执行一些函数，创建一堆Entity，设置背景，bhla bhla…}); • 关卡场景调用 • Crafty.scene(“sceneName”); // =_____= 没啥好说的… • 关卡场景切换时发生了啥？ • 开始某关卡时，Stage当前所有具有2D组件的Entity都会被销毁 • 若希望保留某些Entity，给它添加Persist组件即可 • 关卡切换时SceneChange事件将触发

引擎的启动与停止 • Crafty.init([width, height]); • 长宽默认是全屏 • 引擎init后，将持续触发Enterframe事件,即为游戏提供update。 • 引擎启动瞬间，将触发Load事件 • Crafty.stop(); • 当引擎停止后将移除Enterframe事件的setInterval • 同时也将移除全部在Stage中的元素

使用SpriteSheet • 使用Crafty.sprite函数创建Sprite组件 • Crafty.sprite(16, 16, “spirte.png”, { // 定义每格长宽 grass1:[0,0], // 将此SpriteSheet的0,0格位置定义为grass1 grass2:[1,0], // 同上定义1, 0格为grass2 grass3:[2,0], grass4:[3,0], flower:[0,1], // flower定义在0,1格 bush:[0,2], player:[0,3], // 玩家定义在0, 3格位置}); • 定义Sprite组件后，创建GameEntity • Crafty.e(“2D, DOM, flower”);//此时组件已定义，将渲染0,1 格的flower

使用Sprite动画 • 添加SpriteAnimation组件即可使用Sprite动画 • var player = Crafty.e(“2D, DOM, player, SpriteAnimation”) .attr({ x:100, y: 100}) .animate(“left”, 6, 3, 8) // 定义left为x:6, y:3格开始到x:8格.animate(“right”, 9, 3, 11)// 同上 .animate(“up”, 3, 3, 5) .animate(“down”, 0, 3, 2); • 播放动画 • player.animate(“left”, 10); // 在10帧时间内播放left动画 • 其他函数 • stop(), reset(), isPlaying(name)

Crafty中的碰撞检测 • 基于Crafty.Polygon或者Crafty.Circle的碰撞检测 • 添加Collision组件后即可使用 • var player = Crafty.e(“2D, DOM, player, Collision”) .collision() //默认创建基于x,y,w,h的Polygon用于检测 .onHit(“flower”, function(){ …// 进行一些处理 }); • onHit方法是自动对具有某个Component进行检测 • 当与具有该组件的GameEntity碰撞时即调用注册的函数 • 也可以直接调用hit(compName)检测 • 此方法返回Boolean

Crafty中的键盘操控 • 基本组件：Keyboard组件 • 函数：isDown(key) //可以在Crafty.keys中找到映射 • 事件触发：KeyDown，KeyUp • 高级组件：Multiway组件（依赖Keyboard） • 函数：multiway([speed], {W: -90, S:90, D:0, A:180} ); • 事件触发：NewDirection(方向切换时), Moved(发生移动时) • 便捷组件：Fourway, Twoway (依赖Multiway) • fourway // wasd四方向控制 • twoway // ad 双方向，w跳可在Gravity组件中使用

Crafty中的鼠标操控 • 基本组件: Mouse 组件 • 函数：areaMap(polygon) //传入一个Crafy.Polygon作为检测区 • 事件触发: MouseOver, MouseOut, MouseUp, MouseDown, Click • 高级组件：Draggable组件（依赖Mouse组件） • 函数: startDrag, stopDrag, enableDrag, disableDrag • 事件触发： StartDrag, StopDrag • 对于移动平台的Touch，同样使用Mouse组件 • 暂无对MultiTouch的支持

资源预加载与音频播放 • 资源预加载与音频分别需要Image和Audio的支持 • 使用Crafty.load进行资源预加载 • Crafy.load([/*资源url列表*/], onComplete, onProgress, onError); • 预加载可以先定义一个loading的scene，进入并进行Crafy.load。在onComplete函数中切换到main scene • 音频的命名和播放 • 命名：Crafty.audio.add(id, urls); //urls传入多种格式，播放时引擎会选择其中一个兼容的格式 • 播放：Crafty.audio.play(id);

Crafy与其他JS框架相结合进行游戏开发 • Crafty在创建Stage时会查找id为cr-stage的div • Crafty引擎擅长处理具有游戏性GameEntity • UI并不是Crafy擅长的，可以选择其他框架 • 当然使用DOM组件处理UI也是可以的。 • 为其他JS框架定义Component以传递数据 • 对中文的处理最好使用DOM

一些Crafty的Demo和Practice • 官方的Demo • RPG • Isometric • Asteroids • Connect4 • FruitAssassion • HTML5 CodeJam上的Practice • 杀戮者

Q&A 屏幕底下的一行小字=-= 谢谢大家听我扯了这么久！

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