Unity3D游戏编程-牧师与恶魔

Unity3D游戏编程-牧师与恶魔

前置说明

牧师与恶魔

牧师与恶魔需要从岸的一端到达另一端，河上只有一条船，一条船只能坐两个角色，并且至少需要一个角色在船上船才可以行驶。并且，如果在某一侧（包括岸上和船上），恶魔的数量大于牧师的数量，牧师就会被恶魔吃掉（如果仅有恶魔则无事发生），游戏失败。玩家要安排牧师与恶魔的过河顺序，让牧师与恶魔全部到达另一边岸上，才能游戏通关。

MVC架构

MVC是界面人机交互程序设计的一种架构模式。它把程序分为三个部分：

1. 模型（Model）：数据对象及关系
   · 游戏对象、空间关系
2. 控制器（Controller）：接受用户事件，控制模型的变化
   · 一个场景一个主控制器
   · 至少实现与玩家交互的接口（IPlayerAction）
   · 实现或管理运动
3. 界面（View）：显示模型，将人机交互事件交给控制器处理
   · 处收Input 事件
   · 渲染GUI ，接收事件

例子：
应用程序浏览网页，是一个把信息拉取下来并显示到页面上的过程，页面就是view，拉取信息的类就是model，当用户进行了点击后，负责通知model去拉去信息，并且通知view进行显示的就是controller。

而基于职责的设计与游戏的MVC总体框架包括：

1. 导演，1名（仅要一个）
   ·类型：SSDriector
   ·职责：把握全局；控制场景
2. 场记若干，话剧有很多场，每场需要一个。
   ·抽象类型（角色）：ISceneController
   ·具体类型：FirstController
   ·职责：第一场的场记，控制布景、演员的上下场、管理动作等执行
3. 吃瓜群众，1个
   · 抽象类型：IUserAction
   · 具体类型：IUserAction
   · 职责：门面，与controller沟通

两种结合，导演和场记相当于controller，游戏中的object就是model，GUI就是view。

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作业要求

完成牧师与恶魔游戏，程序需要满足要求：
· play the game
· 列出游戏中提及的事物（Objects）
· 用表格列出玩家动作表（规则表）
· 将游戏中对象做成预制
· 在 GenGameObjects 中创建长方形、正方形、 及其色彩代表游戏中的对象。
· 使用C#集合类型有效组织对象
· 整个游戏仅主摄像机和一个Empty对象，其他对象必须代码动态生成。整个游戏不许出现Find游戏对象，SendMessage这类突破程序结构的通讯耦合语句。
· 使用课件架构图编程，不接受非MVC结构程序
· 船未靠岸，牧师与魔鬼上下船运动中，均不能接受用户事件

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项目配置

Windows 10
Unity 2020.3.17f1c1

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Object

游戏中主要包括的Object有以下：

object	数量
牧师	3
恶魔	3
船	1
水	1
岸边	2

玩家动作(规则表)

动作	条件	效果
玩家点击岸上角色	船上有空位	角色上船
玩家点击船上角色		角色上岸
玩家点击船	船上有至少一个角色	开船
玩家点击restart		重新开始游戏

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项目演示

视频演示

点击此处可以前往

项目下载

下载Assets文件夹，项目代码在Assets>Scripts中
点击此处可以前往gitee

文字说明

1. 创建unity专案后，将保存的文件夹中的Assets替换成在上面项目下载的Assets文件夹
2. 打开专案，然后点选Assets中的ass加载场景
3. 运行即可开始游戏
4. 白色长方体为牧师，红色圆球为恶魔

项目截图

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实现过程和方法(算法）

Director

首先是Director的部分，Director的建立基本是默认的：

public class Director : System.Object {
     
    private static Director _instance;
    public SceneController currentSceneController {
      get; set; }

    public static Director getInstance() {
     
        if (_instance == null) {
     
            _instance = new Director ();
        }
        return _instance;
    }
}

这个Director是单例模式并且是懒汉模式的，因此如果在程序的其他地方进行调用getInstance，得到的_instance会是同一个，就可以实现类之间的通信。

1. 单例模式：一些东西在整个游戏中只有一个,而又想可以方便地随时访问它，这时就可以考虑单例模式。单例模式保证应用只有全局惟一的实例，并且提供一个访问它的全局访问点。单例包含一个静态方法，叫做getInstance()，调用这个静态方法，它就立刻现身，随时可以工作。
2. 懒汉模式：在启动时并不创建单例对象，仅在调用getInstance()的时候才创建。程序运行中，调用Director.getInstance会判断_instance是否为空。如果为空，就创建一个返回。如果不为空，说明之前已经创建过了，直接返回。

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Controller

然后是场记的部分，对于不同的对象设置不同的Controller：

SceneController

Director中有：

public SceneController currentSceneController {
      get; set; }

而SceneController是一个接口：

public interface SceneController {
     
    void loadResources ();
}

SceneController是导演Director控制场景控制器的渠道，Director可以调用SceneController接口中的方法。而实现SceneController的currentSceneController类，在FirstSceneController中就会被定义为FirstSceneController本身，loadResources需要在FirstSceneController中实现。

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Moveable

（程序在BaseCode.cs中的31行开始）
Moveable是为了给角色对象、船只移动而准备的类，因此需要先写。
update主要利用MoveTowards来使得对象移动到目的位置。
当角色对象控制器和船只控制器需要移动某一个对象时，可以调用setDestination函数来进行移动。
Moveable中还设置了reset用于重新开始，初始化游戏对象的移动状态。

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CharacterController

（程序在BaseCode.cs中的73行开始）
MyCharacterController类主要用于控制游戏中的牧师与恶魔，其构造函数会根据传入的字符串来创建牧师/恶魔对象，并且给他们每一个对象挂载ClickGUI函数用于判断用户点击，由于角色对象会运动，所以也需要挂载Moveable类。
类中还有其他可调用的函数：

1. setName设置名称（如“牧师1/恶魔1”）
2. setPosition设置对象位置
3. moveToPosition设置对象移动到目标位置，调用moveable的setDestination
4. getType返回对象的类型（如“牧师”、“恶魔”）
5. getName返回对象的名称（如“牧师1/恶魔1”）
6. getOnBoat对象上船，并且修改对象的状态（_isOnBoat）
7. getOnCoast对象下船，并且修改对象的状态（_isOnBoat）
8. isOnBoat返回对象_isOnBoat的状态
9. getCoastController返回岸边控制器
10. reset用于重新初始化

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CoastController

（程序在BaseCode.cs中的148行开始）
CoastController用于控制河岸对象，而河岸因为要用于判断获胜条件，也需要像角色对象分为牧师与恶魔一样，分成此岸和对岸（from和to）。
因为河岸需要给角色对象站立，游戏中的角色对象总共有六个，因此在构造函数需要构造六个空对象，并且根据传入的字符串，标记此次创建的是此岸还是对岸。
其他函数：

1. getEmptyIndex获取岸上的空位置的下标，passengerPlaner是用来记录在一个河岸上的角色位置，如果为NULL表示该位置为空没有角色站立在此。
2. getEmptyPosition获取岸上的空位置
3. getOnCoast有角色下船，修改对应的岸上状态
4. getOffCoast有角色上船，修改对应的岸上状态
5. get_to_or_from返回这个河岸是此岸还是对岸
6. getCharacterNum返回当前河岸牧师与恶魔的数量
7. reset重置

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BoatController

（程序在BaseCode.cs中的230行开始）
BoatController用于控制船只，因为船只会移动到两个岸边，因此它的状态也分成在此岸或对岸（from和to）。
因为船上拥有两个位置，因此需要构造两个空对象；并且由玩家点击船只行驶，需要挂载ClickGUI类判断用户点击；由于船只会运动，所以也需要挂载Moveable类。
其他函数：

1. Move控制船只在两岸中移动
2. getEmptyIndex返回船上空余位置下标
3. getEmptyPosition返回船上空余位置
4. isEmpty返回船只是否空的
5. GetOnBoat有角色上船，修改船的属性
6. GetOffBoat角色下船，修改船的属性
7. getGameobj返回船本体的游戏对象
8. get_to_or_from返回船只当前所在河岸
9. getCharacterNum返回船上牧师和恶魔的数量
10. reset重置船只

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UserAction

UserAction

UserAction是门面模式，与用户交互相关的，与玩家动作有关：

public interface UserAction {
     
    void moveBoat();
    void characterIsClicked(MyCharacterController characterCtrl);
    void restart();
}

这里就包括了移动船只，角色被点击，游戏重新开始这三个动作，UserAction接收到UI传来的信号，告知FirstSceneController调用对应动作的函数作出反应。而UserAction里面的函数就要在FirstSceneController中定义。而ClickGUI与UserGUI则通过UserAction这个门面接口来与FirstSceneController打交道。

1. 门面模式：定义一个用户动作接口，实现用户行为与游戏系统规则计算的分离,称这个接口就是游戏逻辑与用户之间交互的门面（Fasàde）。

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ClickGUI

ClickGUI是用以判断用户点击了游戏对象（牧师、恶魔、船）的类

public class ClickGUI : MonoBehaviour {
     
	UserAction action;
	MyCharacterController characterController;

	public void setController(MyCharacterController characterCtrl) {
     
		characterController = characterCtrl;
	}

	void Start() {
     
		action = Director.getInstance ().currentSceneController as UserAction;
	}

	void OnMouseDown() {
     
		if (gameObject.name == "boat") {
     
			action.moveBoat ();
		} else {
     
			action.characterIsClicked (characterController);
		}
	}
}

ClickGUI判断被鼠标点击的对象是谁来进行下一步操作，调用UserAction（action）的接口来完成功能。

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UserGUI

UserGUI是用于当游戏结束（失败或者成功）时显示说明文字和重玩游戏按钮的。
游戏状态分别为：0-游戏进行中，1-游戏失败，2-游戏通关。

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FirstController

FirstController就要负责实现loadResources、moveBoat、characterIsClicked、restart函数。

1. Awake函数是负责游戏的初始化加载
2. loadResources是从Aseets中取出对象，生成水面、船只、两个河岸，以及调用loadCharacter生成牧师和恶魔。
3. loadCharacter负责在出发的河岸上生成三个牧师和三个恶魔。
4. moveBoat检测船只上的人员是否为空，如果不是的话则可以移动船只，并且判断游戏的状态（是不是gameover）
5. characterIsClicked检查被点击的对象，
   若处于船上：取得船在哪个岸边、人物下船、调用函数修改游戏属性（包括船、河岸）；
   若处于岸上：取得人物所在哪个岸边、判断船还有没有空位、判断船和人物是否处于同一侧岸、调用函数修改游戏属性（包括船、河岸）；
   最后也要判断游戏的状态（是不是gameover）。
6. check_game_over就是数出发岸和目标岸（包括船上）各自的牧师与恶魔数量，如果目标岸的角色总数=6，则游戏通关（状态为2）；如果某一个岸恶魔的数量大于牧师，则游戏失败（状态为1）；其余情况游戏继续（状态为0）；
7. restart重置游戏，分别调用各个对象自己的reset。

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参考资料

1.学习Unity(5)小游戏实例——牧师与魔鬼
2.Unity中的单例模式
3.Unity3d-learning 牧师与恶魔