游戏场景管理设计

前言
如之前博客中所说，最近一直忙于业余游戏开发项目中。我一直是个比较懒散的家伙，可这次猫窝的管理员（我们组唯一一名策划）却不愿意让我闲着，几乎每日都会QQ联系，再三叮咛询问我项目的事情。突然有些日本某些连载漫画作家被杂志社催稿的味道了。不过，拖他的福，项目进展比我预料的迅速。虽然被我狠心砍掉了一大模块下去，仍然比我原计划快出很多，感谢他。希望项目快点出来吧。

因为我们做的是2D的SLG（战棋策略类游戏）的缘故，而我又主观的偏好一些AVG（恋爱养成游戏），所以本文重点会考虑这两类游戏的场景管理，对于3D且不基于地图格的场景管理设计恐怕您就需要进一步考虑了。

 

引子
       场景管理以及场景对象管理，我想应当是游戏逻辑的核心模块也不为过了，实际上复杂度还是非常高的，本文仅从一些部分简单的叙述了其中一些内容。随兴而谈，仅供参考。

场景对象
       熟悉Com机制的朋友会知道，Com的最基类通常都是IUnknown类，这个类通常包括下面四个函数：

       /** 构造函数 */

IUnknown() : m_nRefCount(1) { }

/** 增加计数 */

void AddRef(){++m_nRefCount;}

/** 假释放 */

bool Release()

{

assert(m_nRefCount > 0); 

-- m_nRefCount; 

if(m_nRefCount)

{delete this; return true;}

return false;

}

/** 接口查询 */

void QueryInterface(const IID&  Guid) = NULL;

首先来解释一下这个类。

1：这个类内有一个成员m_nRefCount引用计数，在我们每次New一个继承此类的类成员时，该引用计数自动加一。在Release它时，不是真正的释放掉，而是减少一个引用计数，在引用计数为0时，也就意味着的确没有类再引用此类对象时，该类对象才真正的释放。

       这样有很大的好处，假设一个SLG游戏，一个关卡中有多个弓箭手敌人A，B，C，他们属性行为完全一致，那么自然都是一个类的对象。在一个敌人A死亡后，这个对象将被从场景中delete掉，但此时另一个敌人B依旧使用着这个类对象，若直接delete掉该类对象，则只要我们对其他敌人进行任何处理都被判为空指针调用，甚至连桢绘制都无法进行（我们必然会每桢对地图上可见的敌人进行绘制），我们若手动去记录New了多少个类对象将会是一个愚蠢，烦琐并且不可靠的行为。继承这个类进行自动的引用计数将会是一个非常明智的选择。

       2：这个类有个接口查询函数QueryInterface()不大好理解，实际上，这种COM机制并非为游戏设计的，而是为软件库开发设计，所以我自己实现的IUnknown()函数我常常将其设计为模版类，并且这个函数会有所改动。

       String GetObjectType() const;

       或者你可以该成

       enum eObjectType

{

EOJ_Saber,

EOJ_Knight,

…

EOJ_OggSoundObj,

…

}

eObjectType GetObjectType() const;

这样是否就明白许多？因为这个类要被大量继承，该函数是用来强制子类继承获取子类类型以方便识别的。（请注意：该函数原形中的GUID参数是OUT类型，不是IN参）

那么，我们首先确定了一个最基类。接下来就好办多了。对象进行重重继承即可。我附带一张图以便大家了解吧。

这里值得说明的是，这个场景类继承图不是绝对的标准，我们根据游戏需求更好的去完善和修改它。

例如，SoundObject我们可以从IObject继承实现，也可以从IRenderObject去继承，这需要看你对Render的理解了。场景中是否允许出现道具？掉出的道具是静态的还是会播放动画？这都会影响该类结构图的组成，这里仅仅是说明一个思路。

（考虑到英文能力不强的朋友，这里附加一份中英文说明文档）

RenderObject: 需要“渲染”的对象

LogicObject: 逻辑对象。即不需要“渲染”的对象。

Entity: 实体。 即实际存在的东西，通常指可以看的到摸的到的物体对象。

TriggerBox: 触发块。 例如：踩到的陷阱，会触发某一个事件。包括地图切换，安全区保护这些实际上都可以使用触发块实现。本身通常可以不会渲染。

InterestedRect: 感兴趣区域。 例如：玩家视野，敌人AI反应范围，扩展来说，包括魔法攻击范围，移动范围都可算。本身通常也可以不渲染。

AnimateObj: 播放动画的对象。 例如：动态的水面，随风摇摆的树木，扩展来说，可以包括动画特效。总之，多是由多张图片切换，或需要进行动态图象处理的对象。

StaticObj: 静态对象，静态无动画对象是针对于动画对象来说的。 例如：地表，道具。通常不换图片。（特殊需求特殊对待）

MoveableObj: 能够移动的对象。应当包括能够主观被移动和被动被移动的对象。当然，你愿意把被动被移动的对象（如推箱子的那个箱子）作为静态对象也没有问题。

Npc: 非玩家控制角色。

Spc: 玩家可控制角色。实际上，通常它和Npc会互相切换状态，甚至可以统一到一个类中。例如，玩家角色中了“混乱”状态，此时就不受角色控制了，而是由计算机处理。而且来有界于两者之间的Mpc，例如，一些宠物可以接受玩家命令进行事件处理，但是在玩家移动时，它又会自动跟随，此时又属于计算机处理，或者象FF12中的队友一样，只能下宏观AI指令的对象也属于Mpc之列。（好喜欢FF啊>_<）

 

实际上，即使是这样的设计也有漏洞，我们常规理解是，仅有MoveableObj才有攻击能力，于是，Attack()函数常理下应当被设计到MoveableObj类中，这样没有错。但是我们的策划兄弟突然大发奇想，一棵静态的树木也有攻击能力，怎么办？

我们有以下几种处理措施：

1：将树木类移动到MoveableObj之下。

2：树木类进行多重继承，同时继承MoveableObj和StaticObj

2：将Attack()函数上移，放置到Ientity类中。

那么，结果将是：

1：第一种方法将打乱结构。树木并无法实现AnimateObj的PlayAnimate()播放动画的函数。因为它是静态的，并没有动画桢。它也无法接受Moveable的MoveRect属性，因为它是不可移动的。

2：第二种方法将更强烈的破坏继承关系，随着策划朋友的灵感，多重继承将不堪想象。（- - 想起GameRes上一位策划朋友的话了“不要挑战我们策划的想象力。”残念。Orz）

3：第三种方法随着更多的要求，我们会将更多的函数上移，结果导致几乎所有的函数都被丢在IObject中，因为这个结构中，一个类函数位置的上移将极容易带动其他相关类的上移，最终头重脚轻，使类丧失其内聚性，成为糟糕的代码设计。

那么怎么办？用组件。

（…>_<完了，写远了，这里就简单提一下好了….具体的请看设计模式或其他书籍文章…）

我们假设我们需要的是一个机器，那么我们不一定非要设计好并完整的做出来，我们只要每个零件的组配起来就可以了。例如，一个汽车，我们想让它飞起来，那么，为它配一个飞机发动机即可。又希望它能吃饭，那么给它装个嘴装个胃就可以了。组件的关系图我就不画了…没装Visio的可怜人不喜欢用触摸屏Windows附件绘图，原谅我吧。下面给个代码，希望能明白：

class CTree

{

private:

       CMoveableObj* m_pObj;

       CInteresteRect  m_Rect;

public:

       void Attack(IObject* obj){ m_pObj->Attack(obj); }

}

这样就可以了。这个树木类不仅实现了攻击的功能，还有了自己的感兴趣区域，只有当对方进入该范围内才进行攻击。当然，这不是完全的详细的组件模式，详细的可以参考其他书籍。

这里我想说明的是，即使无法绝对完善的构造我们的类继承树，我们也可以让“零件们”继承IUnknown，之后再进行组装实现这些功能。

呃，对于场景内对象就说到这里吧。下面是场景管理。

 

场景管理
       1：资源管理器

首先，我想先从资源管理来说。这个资源管理器应当是全局的唯一的，在使用时会非常方便，那么我们设计为Singleton单键模式是非常适合的，例如：SoundManager,ImageManager等等，它们负责对对象容器进行管理控制。例如AddObject(SoundObj* obj,const String id);  DeleteObject(ImageObj* obj);进行对象的插入删除工作以及对象的查询，数据获取等管理操作。值得注意的是，每个资源对象都应该有一个唯一的ID。这里有些人喜欢用GUID（全球唯一标识符），个人不推荐，首先，麻烦- -看到一堆乱码我很头大。其次，实意不明。采用Ogre那样的自定义字符串实名的话，在效率上也没有明显差距，而且更容易理解，顶。

这里并不复杂，重点是如果能用模板设计一个优秀的ISingleton提供其他类继承就好。（要考虑多线程的话，并不太简单），另外，还有一个小麻烦，单键的析构顺序并不好掌握。要稍微花些时间。

2：对象容器

       ObjectContainer很容易理解，也很容易做，STL提供了大量容器，Vertor,List都不错，因为要存储每个Obj的ID，用Map也好。

       这里依旧是建议使用模板设计一个通用的对象容器类,那么我们只需在它上面加俩函数，GetObjType(), SetObjType()就好了。注意：压入的时候要进行类型检查，不要让别的类型对象进错容器哦。

       3：场景层级关系

       这里我认为是应该分游戏进行设计的。

我先说个人最喜欢的AVG类游戏吧。它通常是分章节管理的。根据用户选项结果的不同，不仅会影响本章节的部分对白，也会影响之后到底读取哪个章节（你也可以将章节理解成事件）。那么整个游戏的SenceManager只要保存一个每个章节SectionManager的List便好了。在每个章节内，会保存一份本章节需要的音乐列表，图片列表，脚本列表等，当然，你甚至可以设置一个LayerManager画面层管理器来进行画面的控制，这样的话，可能连横幅卷轴式的游戏也可以做了呢。那么，它的大致关系如下

 

SenceManager (全局的管理器，保存着事件场景管理器列表)

       ↑多个组成

SectionManager(事件场景管理器，管理着本事件中的音乐对象列表，层管理器列表，脚本对象列表等)

       ↑多个组成

LayerManager (层管理器，保存着这个画面层中的精灵对象的列表)

 

而SLG游戏就与这个不同的，它是由一个战场一个战场组成，每个战场中不仅有NPC对象列表，还要保存格子列表，道具列表，静物列表等。但大致设计还是没有什么区别的，它的大致关系如下：

 

SenceManager(全局管理器，保存着每次的战场管理器列表)

       ↑多个组成

SectionManager(单个战斗场景管理器，其中应当包含了本次战斗的NpcList敌人列表，SpcList自军列表，FpcList友军列表，ItemList场景道具列表(假设道具可掉落在地上)，SoundList音乐列表，StaticObjList静物列表 以及一个格子管理器)

       ↑组成部分

GridManager（格子管理器，内部有一个GridTree，负责对场景格子进行管理）

 

接下来我们需要详细了解一下GridManager.

       4：格子管理器

       恩，因为原本从事的是3DMMORPG的开发工作，我想起之前处理的一个问题，就是怪物AI反应区。当时，设计的普通怪物主动攻击区域为怪物前方一个大约45度一定距离内的扇型区域，开始是考虑使用射线进行拣选来确定对象是否在怪物主动攻击区内，虽然经过了四叉拣选剔除了大部分地图内的对象，但效率仍然非常不理想，毕竟，一张地图多少怪物啊，只要在玩家激活区域内的怪物就要进行射线拣选，服务器依然受不了。

注：玩家激活区意思是，游戏世界中的大部分怪物是静止不存在的，只有当玩家靠近时（大约3*3屏左右），才会通知它进行自我创建和移动以及AI处理。是减轻服务器压力的一种手段。这里的3*3屏就是玩家激活区。

因为射线拣选的压力很大，于是采用了地图格的管理方式，对于SLG游戏来说，这种趋势更是十分明显。

每个格子继承于IRect，其中添加两个方法，AddObject(IObj* obj); DeleteObj(IObj* obj);当我们从一个格子移动到另一个格子时，必须在目标格子上进行注册，并在旧格子中注销。这样可以很轻松的实现很多功能，包括掉落物品的注册，感应区域的注册，事件触发器的注册等，都会方便很多。

另外，之前我有说过，格子的管理使用树型管理会是非常好的选择，当前我也见过使用Vector的，麻烦些倒也可以。在一些事件处理时使用四叉树将格子层层分割，可以有效的减少渲染压力以及逻辑处理的复杂度。若是3D带高度信息的话，八叉树则可。这些东西已经出了本文范围，不再赘述。

 

总结
       本来只想简单写一下想法的，不知觉中写了不少….今天晚上引擎又没办法写了>_<希望这篇文章能给别人的游戏开发多少带来一点点的帮助就好了。在实际开发过程中，仍然会有很多问题需要解决，还需要更多的经验和努力。路漫漫其修远兮，吾辈当奋斗不息。

 

 

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