一种可灵活扩展外设的操作模块的实现方式

背景：程序猿小王在项目中写了一个相机控制模块，通过键盘和鼠标达到第一人称和第三人称相机操控功能。Ok，做完了，很嗨皮。突然有一天。

• 策划A ：小王，日本有个版本需要用GearVR来操作，你改一下吧；
• 小王 ：Ok，没问题，看我加个设备驱动，然后if­else就搞定了；
• 策划B ：小王，香港那边有个版本需要用Htc Vive，要用手柄控制你这边改一改吧；
• 小王 ：你保证这是最后一次？好吧，我再加个设备驱动，然后再else就搞定了；
• 策划C ：小王，这个操控能在普罗米修斯的白板上用吗？
• 小王 ：%￥…1………
• 主程：小王，你把相机控制模块抽取出来变成一个插件吧！

小王心想 ：这虽然不是什么大问题，如果变成一个单独的dll，可能需要依赖下GearVR和Htc的设备驱动，要是以后策划再“找麻烦”，那岂不是要不停的改动这个动态库，依赖越来越多的dll，越来越多的switch­case语句。有什么方式可以做到满足“开闭原则”，即对于扩展是开放的，对于修改是关闭的。并且这个模块不依赖于任何的第三方设备驱动，毕竟VR发展这么快，新设备会不停的冒出来。

原来的实现方式

    Vector3 moveDirection = Vector3.zero;
    #if UNITY_STANDALONE_WIN
        moveDirection = ...;//使用Unity的Input类方法
    #endif
    #if UNITY_GEARVR
        moveDirection = ...;//使用Oculus的OVRInput类方法
    #endif
    #if UNITY_HTCVR
        moveDirection = ...;//使用HTC的类方法
    #endif
    …… //使用moveDirection控制相机运动

这里使用宏控制执行逻辑，打包不同设备的包的时候，通过编译宏设置控制逻辑走向。
缺点1：动态库需要随着设备的增加而更新。
缺点2：动态库需要依赖除了UnityEngine外的其他设备驱动dll

理想的使用方式

• 相机控制动态库只依赖UnityEngine
• 可以很方便的扩展第三方外设驱动
• 可以同时使用多种设备同时进行操作，并不互相冲突

总结下，例如要根据业务需要接入一款新的VR设备，那么首先需要在业务层依赖相机控制dll，以及VR设备的驱动dll；其次在业务层实现一套对接逻辑，告诉业务层使用新的设备来操控相机。至于怎么实现这套对接逻辑，需要仔细思考下。

实现方式的思考

参考Unity对输入的设计可以发现，他提供的都是原子级别颗粒的操作接口

    UnityEngine.Input.GetAxisRaw(axis);
    UnityEngine.Input.GetAxis(axis);
    UnityEngine.Input.GetButton(axis);
    UnityEngine.Input.GetButtonDown(axis);
    UnityEngine.Input.GetButtonUp(axis);

再看下，Oculus设备驱动的设计，也可以发现类似的风格:

这里写图片描述

最后看下，触屏外设控制插件ControlFrek2的源码，也可以发现类似的接口设计:

这里写图片描述

我们在设计的时候保证操作的颗粒级别跟UnityEngine提供的一致，而且外设的操作，确实也不外乎按下，按住，弹起等状态，涉及轴的操作返回浮点数。基于这点考虑，我们可以设计相机模块的控制类RPGInput

public static class RPGInput
{
    public static float GetAxis(string axisName)
    {
        //待实现
    } 
    public static float GetAxisRaw(string axisName)
    {
        //待实现
    } 
    public static bool GetButton(string axisName)
    {
        //待实现
    } 
    public static bool GetButtonDown(string axisName)
    {
        //待实现
    } 
    static public bool GetButtonUp(string axisName)
    {
        //待实现
    }
}

将原来调用 Input.GetXXX 的地方直接改为 RPGInput.GetXXX 。这样对原来相机控制库的代码改动量也最少。之后，需要有一个外设管理类来协调外设输入与定义。

外设输入定义与多种外设的关联

基于之前第三点的考虑（可以同时使用多种设备同时进行操作，并不互相冲突），当使用 RPGInput.GetXXX() ，会根据当前连接的所有外设输入值取一个合适的值(求和？)。也就意味着外设输入定义不仅仅是针对一种外设，而是可能跟多种设备有关联，关系图如下：

这里写图片描述

1、可以看到 外设输入定义 需要跟多个外设 关联，把这种关联关系定义为绑定 ，即1个输入定义需要绑定N个外设的某个按键或者操作。
2、当需要引入一种新的外设的时候，只要实现一个接口或者继承一个类，实现或者复写其中的方法，就可完成这种绑定关系。

那么这里假设需要几个类来实现绑定关系。

类功能表

类名	功能	例子
RPGAxisDefine	相机操作模块用到的轴定义类	RPGAxisDefine.MouseX对应原来代码中的 "MouseX"
AxisConfig	轴配置类，关联外设绑定类	与RPGAxisDefine 1对1
AxisBinding	外设绑定类，外设操作实现类的容器管理类	与AxisConfig1对1
TargetElem	外设操作实现类,对接具体外设的输入值	与TargetElem1对N

那么与上图对应后，各类所扮演的角色如图所示

这里写图片描述

具体的类图可以设计为：

这里写图片描述

代码走向：例如将要获取某个轴的输入值时，AxisConfig中的GetAxis()代码负责将AxisBinding中所有的外设绑定实现类TargetElem中的GetAxis()计算后，再做求和运算，得到最终值。
遗留问题：
1、这里只解决一个输入定义，即只有一个轴，需要一个类来管理所有轴
2、如何添加更多外设，即继承TargetElem后，需要一个接口来把该外设纳入绑定中

最终类图

为了解决上述遗留问题，需要再定一个类来管理所有轴的输入定义，并且可以增加/删除自定义外设；

public class RPGRig : MonoBehaviour
{
    public static RPGRig Instance;
    public List axisconfigs;//初始化后获得所有轴的定义
    //增加自定义外设支持
    public void AddBindingTarget() where T : TargetElem, new()
    {
        axisconfigs.ForEach(axisconfig =>
        {
            TargetElem instance = (TargetElem)Activator.Create
            Instance(typeof (T));
            axisconfig.axisBinding.AddTarget(instance).SetAxis(axisconfig.name);
        });
    } 
    //删除某种自定义外设支持
    public void RemoveBindingTarget() where T : TargetElem,new()
    {
        axisconfigs.ForEach(axisconfig =>
        {
            axisconfig.axisBinding.RemoveTarget();
        });
    }
    public float GetAxis(string axisName)
    {
        AxisConfig s = this.axisconfigs.Get(axisName);
        return ((s != null) ? s.GetAxis() : 0);
    } 
    …
}

其中GetAxis(string axisName)代码负责从所有轴定义中找到想要的轴配置实例axisConfig。
那么完整的类图就是如下图所示：

这里写图片描述

最终扩展使用方式

这里以GearVR为例，项目要求使用GearVR触控板前后滑动代替键盘WS前后移动功能。只需要2个步骤
1、继承TargetElem，并复写其中的方法

public class TargetElem4GearVR : TargetElem
{
    public const float SENSITY = 0.005f;
    public override float GetAxisRaw()
    {
        float value = 0.0f;
        if (axis.Equals(RPGAxisDefine.Vertical.Value))
        { 
            // 使用GearVR驱动方法返回值
            Vector2 primaryTouchpad = OVRInput.Get(OVRInput.Axis2D.PrimaryTouchpad, OVRInput.Controller.Touchpad);
            var gearVRTouchPadX = primaryTouchpad.x;
            var gearVRTouchPadY = primaryTouchpad.y;
            Vector2 primaryRTRpad = OVRInput.Get(OVRInput.Axis2D.PrimaryTouchpad, OVRInput.Controller.RTrackedRemote);
            var gearVRRTRX = primaryRTRpad.x;
            var gearVRRTRY = primaryRTRpad.y;
            Vector2 primaryLTRpad = OVRInput.Get(OVRInput.Axis2D.PrimaryTouchpad, OVRInput.Controller.LTrackedRemote);
            var gearVRLTRX = primaryLTRpad.x;
            var gearVRLTRY = primaryLTRpad.y;
            return (Mathf.Abs(gearVRTouchPadX) > SENSITY && Mathf.Abs(gearVRTouchPadY) < Mathf.Abs(gearVRTouchPadX) ?
                (gearVRTouchPadX > 0f ? 1f : -1f) : 0.0f) +
                (Mathf.Abs(gearVRRTRY) > SENSITY && Mathf.Abs(gearVRRTRX) < Mathf.Abs(gearVRRTRY) ? (gearVRRTRY > 0f ? 1f : -1f) : 0.0f) +
                (Mathf.Abs(gearVRLTRY) > SENSITY && Mathf.Abs(gearVRLTRX) < Mathf.Abs(gearVRLTRY) ? (gearVRRTRY > 0f ? 1f : -1f) : 0.0f);
        }
        ……
        return value;
    }
}

2、在相机控制模块初始化后，添加GearVR外设扩展绑定类

RPGRig.Instance.AddBindingTarget();