基于JBox2d物理引擎和canvas的游戏开发实例

 本文基于JBox2d+canvas，后续提供NDK+openglEs版本；本文的主要目的是给大家介绍如何使用创建一个物理世界。

一、主函数：

• 主函数包括了Box2D的基本流程
• 简单来说，一个Box2D程序的基本流程是由以下三个基本步骤构成的：

代码如下：

1. function box2dMain() {
   
2. setupWorld();               //1. 创建一个世界
   
3. addBodys();                 //2. 为世界创建物体
   
4. setInterval(step, 1000/60); //3. 让世界动起来，反复计算和绘制世界
   
5. }

二、创建世界：

• 设定世界有效区域的大小：超过有效区域的物体将不参与计算。
• 定义重力：重力是一个二维矢量，矢量在Box2D中用b2Vec2来定义。
• 设定是否允许物体休眠：当物体静止下来，它就会被判定为休眠，如果打开这个开关，对于休眠的物体将停止模拟。直到它被其它物体解除，它才会醒来。
  

代码：

1. function setupWorld(){
   
2. //1. 设置有效区域大小 - b2AABB 类 （左上角向量,右下角向量）
   
3. worldAABB = new b2AABB();
   
4. worldAABB.minVertex.Set(-1000, -1000);  //左上角
   
5. worldAABB.maxVertex.Set(1000, 1000);    //右下角
   
6. //2. 定义重力 - 2D向量 - b2Vec2 类 （x,y）
   
7. gravity = new b2Vec2(0, 300);
   
8. //3. 忽略休眠的物体
   
9. var doSleep = true;
   
10. //4. 创建世界 - b2World
    
11. var world = new b2World(worldAABB, gravity, doSleep);
    
12. }

三、创建物体：

• 形状定义：Box2D中有三种基本形状，圆形（Circle）、矩形（Box）、多边形（Poly）。每个形状可以单独定义摩擦力、弹性、密度、相对位置等参数。形状是组成物体的基本材料。（当物体的密度设定为0时，物体变为墙类物体，不可移动）
• 物体定义：物体可由多个形状组成。形状由其定义相对位置（localPosition）决定其在物体中的位置，形状添加到物体后，其相对位置始终保持不变。
• 物体：物体只有使用世界的CreateBody()来生成，物体是物体定义的实例。只有使用这个函数生成的物体，才会在世界中被模拟。

 

代码：

1. function addBodys(){
   
2. 
   
3. //1. 定义形状   b2CircleDef,b2BoxDef,b2PolyDef 类
   
4. var Shape1 = new b2CircleDef(); //Shape1:圆形
   
5. Shape1.radius = 20;                 //半径
   
6. Shape1.localPosition.Set(0, 0);     //偏移量
   
7. Shape1.density = 1.0;               //密度
   
8. Shape1.restitution = .3;            //弹性
   
9. Shape1.friction = 1;                //摩擦力
   
10. 
    
11. var Shape2 = new b2PolyDef();   //Shape2:多边形
    
12. Shape2.vertexCount = 3;                     //顶点数为5
    
13. Shape2.vertices[0] = new b2Vec2(0,-20);     //顶点1
    
14. Shape2.vertices[1] = new b2Vec2(23.10,20);  //顶点2
    
15. Shape2.vertices[2] = new b2Vec2(-23.10,20); //顶点3
    
16. Shape2.localPosition.Set(0, 30);    //偏移量
    
17. Shape2.density = 1.0;               //密度
    
18. Shape2.restitution = .3;            //弹性
    
19. Shape2.friction = 1;                //摩擦力
    
20. 
    
21. //2. 定义物体   b2BodyDef 类
    
22. var BodyDef1 = new b2BodyDef();
    
23. BodyDef1.position.Set(100, 100);    //设置物体的初始位置
    
24. BodyDef1.AddShape(Shape1);          //物体中加入Shape1
    
25. BodyDef1.AddShape(Shape2);          //物体中加入Shape2
    
26. 
    
27. //3. 将物体添加至world
    
28. Body = World.CreateBody(BodyDef1);  //在世界中创建物体
    
29. 
    
30. //...可用同样流程继续添加物体，再定义一块地板
    
31. var Shape3 = new b2BoxDef();    //Shape3:矩形
    
32. 
    
33. Shape3.extents.Set(200, 5);         //定义矩形高、宽
    
34. Shape2.density = 0;                 //墙体密度为0
    
35. Shape2.restitution = .3;            //弹性
    
36. Shape2.friction = 1;                //摩擦力
    
37. var BodyDef2 = new b2BodyDef();
    
38. BodyDef2.position.Set(220, 500);    //设置物体的初始位置
    
39. BodyDef2.AddShape(Shape3);          //物体中加入Shape3
    
40. Body2 = World.CreateBody(BodyDef2); //在世界中创建物体
    
41. }

四、让世界运动起来：

• step()函数的作用是计算某段时间后，世界中物体的位置和角度，并将其绘制到浏览器中。
• 计算机中的动画，是一帧一帧构成的，每一帧表现了动画中某一时刻的一个场景。所以我们使用定时器函数setInterval(step, 1000/60)，来每1/60秒执行一次计算和重绘工作，也就是上述的step()函数。
• step()中的dt参数，告诉了计算机要计算当前时间多少秒以后的世界，Box2D官方推荐为1/60秒，当然，如果你的计算机足够快，缩小这个时间间隔。另外dt应该与setInterval()函数中的第二个参数对应起来，这样才不会导致物体看起来运动的比你想像的要快或者慢。还有一点，dt不宜过大，否则模拟会不太精确，可能出现物体穿过另一个物体之类的bug。
• step()中的iterations参数，是多个物体同时发生碰撞时的模拟精度，越高的值会使模拟越精确，但同时也会让运算速度大幅下降，推荐值为10。
• step()中的World.step()函数是用来计算世界中物体的位置，执行后，物体的位置、角度、速度等信息更新。;
• step()中的drawWorld()函数会将物体绘制在浏览器中。

 

代码：

1. function step(){
   
2. //计算多少秒之后的世界
   
3. var dt = 1/60;
   
4. //迭代次数，影响物体碰撞的计算精度，太高会导致速度过慢
   
5. var iterations = 10;
   
6. //计算dt秒之后世界中物体的位置
   
7. World.step(dt,iterations);
   
8. //绘制世界
   
9. drawWorld();
   
10. }

五、绘制世界：

一般情况下我们只利用box2d提供物理模拟，具体世界的绘制工作自己实现。具体绘制方式opengl，canvas，etc。
代码：

1. /绘制世界
   
2. function drawWorld(){
   
3. 
   
4. //绘制之前将上一帧的内容清除
   
5. context.clearRect(0, 0, canvasWidth, canvasHeight);
   
6. //遍历世界中的物体
   
7. for (var b = World.m_bodyList; b; b = b.m_next) {
   
8. //遍历物体中的形状
   
9. for (var s = b.GetShapeList(); s != null; s = s.GetNext())
   
10. {
    
11. this.drawShape(s);  //绘制一个形状
    
12. }
    
13. }
    
14. 
    
15. }
    
16. 
    
17. //绘制一个形状
    
18. function drawShape(shape){
    
19. 
    
20. context.strokeStyle = '#000';       //线形
    
21. context.beginPath();
    
22. switch (shape.m_type) {
    
23. case b2Shape.e_circleShape:{    //如果是圆形，画圆
    
24. var circle = shape;
    
25. var r = circle.m_radius;
    
26. var pos = circle.m_position;
    
27. var pos2 = circle.m_R.col1.clone().scale(r).add(pos);
    
28. context.arc(pos.x, pos.y, r, 0, Math.PI * 2, false);
    
29. context.moveTo(pos.x, pos.y);
    
30. context.lineTo(pos2.x, pos2.y);
    
31. break;
    
32. }
    
33. case b2Shape.e_polyShape:{      //如果是多边形，画多边形
    
34. var poly = shape;
    
35. var tV = b2Math.AddVV(poly.m_position,
    
36. b2Math.b2MulMV(poly.m_R, poly.m_vertices[0]));
    
37. context.moveTo(tV.x, tV.y);
    
38. for (var i = 0; i < poly.m_vertexCount; i++) {
    
39. var v = b2Math.AddVV(poly.m_position,
    
40. b2Math.b2MulMV(poly.m_R, poly.m_vertices[i]));
    
41. context.lineTo(v.x, v.y);
    
42. }
    
43. context.lineTo(tV.x, tV.y);
    
44. break;
    
45. }
    
46. }
    
47. context.stroke();   //绘制
    
48. 
    
49. }