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Unity学习（七）小游戏架构改进之实现动作管理器

发表于2017-06-20
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在我的Unity学习（五）小游戏实例之牧师与魔鬼和Unity学习（六）小游戏场景改进之摄像机和光源中，我们已经完成了一个简单的牧师与恶魔游戏并改进了它的场景。在这一篇文章中，我想从代码的架构来改进它，实现一个动作管理器来管理场景中的动作。

美化场景、控制摄像机和光源这些技巧，可能只适用于游戏编程，甚至只限于Unity3D，但是掌握代码组织架构和面向对象的思想对任何方面的编程都有巨大的提升。

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为什么要引入动作管理器

在一个场景中肯定有很多“会动”的物体，它们的运动是有很多共性的，如果我们为游戏角色实现一个运动方法，为船实现一个运动方法，为将来出现的所有会动的物体都实现一个运动方法，势必是一种资源的浪费。我们可以将运动的共性提取出来，用一个管理器统一管理，这样，代码的复用性和可读性都会提高。

什么是动作管理器

  • 动作管理器就是一个对象，管理整个场景中所有的动作。
  • 一个SceneController（场景管理器）只配备一个动作管理器对象。
  • 不管是游戏角色的移动还是船的移动，都归这个对象管；
  • 动作管理器可以添加动作（添加的时候要指定动作所作用的GameObject），监测已经完成的动作并清除。


我下面对重要的类做出解释。

ActionCallback

这个接口很简单，就一个方法。实现了这个接口的类，就可以知道到“某个动作已完成”（动作一完成actionDone方法就会被调用），并对这个事件做出反应。

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public interface ActionCallback {
    void actionDone(ObjAction source);
}

ObjAction

ObjAction是所有动作的基类。ActionManager就是通过ObjAction这个接口来管理动作的。

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public class ObjAction : ScriptableObject
{
 
    public bool enable = true;
    public bool destroy = false;
 
    public GameObject gameObject;
    public Transform transform;
    public ActionCallback whoToNotify;
 
    public virtual void Start()
    {
        throw new System.NotImplementedException();
    }
 
    public virtual void Update()
    {
        throw new System.NotImplementedException();
    }
}

ObjAction保存了这个动作作用的对象和这个对象的Transform组件（这里有一点多余了）。ObjAction只是一个动作的抽象，具体如何实现动作要让它的子类来实现Update方法。注意ObjAction并不是MonoBehaviour的子类，它的Start和Update方法不会主动调用，我们会在后面一个MonoBehaviour类的Update中调用这个对象的Update方法。

这个类还定义了一个ActionCallback的成员，用来保存动作完成时要通知的对象。

为什么要继承ScriptableObject呢？因为ScriptableObject有一些生命周期方法，等一下它的子类就要用到OnDestroy。

MoveToAction

MoveToAction是ObjAction的一个实现，它代表一个直线移动的动作。

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public class MoveToAction : ObjAction
{
    public Vector3 target;
    public float speed;
 
   private MoveToAction(){}
   public static MoveToAction getAction(Vector3 target, float speed) {
        MoveToAction action = ScriptableObject.CreateInstance();
        action.target = target;
        action.speed = speed;
        return action;
   }
 
   public override void Update() {
       this.transform.position = Vector3.MoveTowards(this.transform.position, target, speed*Time.deltaTime);
       if (this.transform.position == target) {
           this.destroy = true;
           this.whoToNotify.actionDone(this);
       }
   }
 
   public override void Start() {
       //
   }
 
}

MoveToAction不能直接通过new来得到对象，只能通过它的静态方法getAction()来新建实例。

当MoveToAction发现自己的动作完成的时候，它会将自己标识为“要被销毁”，并通过this.whoToNotify.actionDone(this);告知whoToNotify动作已完成。

SequenceAction

SequenceAction是ObjAction的另一个子类，它代表一连串MoveToAction组成的动作，也就是折线移动。

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public class SequenceAction: ObjAction, ActionCallback {
    public List sequence;
    public int repeat = 1; // 1->only do it for once, -1->repeat forever
    public int currentActionIndex = 0;
 
    public static SequenceAction getAction(int repeat, int currentActionIndex, List sequence) {
        SequenceAction action = ScriptableObject.CreateInstance();
        action.sequence = sequence;
        action.repeat = repeat;
        action.currentActionIndex = currentActionIndex;
        return action;
    }
 
    public override void Update() {
        if (sequence.Count == 0)return;
        if (currentActionIndex < sequence.Count) {
            sequence[currentActionIndex].Update();
        }
    }
 
    public void actionDone(ObjAction source) {
        source.destroy = false;
        this.currentActionIndex++;
        if (this.currentActionIndex >= sequence.Count) {
            this.currentActionIndex = 0;
            if (repeat > 0) repeat--;
            if (repeat == 0) {
                this.destroy = true;
                this.whoToNotify.actionDone(this);
            }
        }
    }
 
    public override void Start() {
        foreach(ObjAction action in sequence) {
            action.gameObject = this.gameObject;
            action.transform = this.transform;
            action.whoToNotify = this;
            action.Start();
        }
    }
 
    void OnDestroy() {
        foreach(ObjAction action in sequence) {
            DestroyObject(action);
        }
    }
}

按照sequence的动作顺序，一个一个地执行下来，如果repeat大于0则从头再执行一次。

注意actionDone中有一句话source.destroy = false;因为MoveToAction到达指定地点以后会自动将自己标识为destroy，这一句话阻止它被销毁，因为如果有repeat，后面还要执行它。

SequenceAction是怎么知道某一个子动作已执行完呢？它实现了ActionCallback，并将子动作的whoToNotify指向自己，当子动作完成的时候就会调用自己的actionDone，它就会进入下一个动作。

这里的SequenceAction和MoveToAction看似是包含与被包含的关系，实际上它们都是ObjAction的子类。这就是一种组合模式，这样做的好处是它们的管理者ActionManager不需要区分谁是组合动作谁是单一动作，统统当作“动作（也就是ObjAction）”来处理。

回忆我们在以前的文章说过，GameObject的父子关系也是一种组合模式。不管是组合的GameObject还是单一的GameObject，我们都可以当作普通的GameObject来处理（一样地操作Transform，一样地操作其他Component……），是不是与这里的组合模式有一些相似之处？

ActionManager

ActionManager就是管理动作的类，它负责让动作“真正执行起来”，并销毁标记为destroy的动作。

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public class ActionManager: MonoBehaviour, ActionCallback {
    private Dictionary<int, objaction=""> actions = new Dictionary<int, objaction="">();
    private List waitingToAdd = new List();
    private List<int> watingToDelete = new List<int>();
 
    protected void Update() {
        foreach(ObjAction ac in waitingToAdd) {
            actions[ac.GetInstanceID()] = ac;
        }
        waitingToAdd.Clear();
 
        foreach(KeyValuePair<int, objaction=""> kv in actions) {
            ObjAction ac = kv.Value;
            if (ac.destroy) {
                watingToDelete.Add(ac.GetInstanceID());
            } else if (ac.enable) {
                ac.Update();
            }
        }
 
        foreach(int key in watingToDelete) {
            ObjAction ac = actions[key];
            actions.Remove(key);
            DestroyObject(ac);
        }
        watingToDelete.Clear();
    }
 
    public void addAction(GameObject gameObject, ObjAction action, ActionCallback whoToNotify) {
        action.gameObject = gameObject;
        action.transform = gameObject.transform;
        action.whoToNotify = whoToNotify;
        waitingToAdd.Add(action);
        action.Start();
    }
 
    public void actionDone(ObjAction source) {
 
    }
 
}int,>int>int>int,>int,>

ActionManager实现了MonoBehaviour，因此它的Update方法在每一帧都会自动被调用，而在它的Update方法中又调用了所有已添加的动作的Update，这就是为什么一个动作只有添加到了ActionManager才会真正执行起来的原因！我们说过ObjAction本身的Update不会自动被调用（不是MonoBehaviour的子类），它们需要靠ActionManager来“带动”。

FirstSceneActionManager

FirstSceneActionManager是ActionManager的子类，FirstController就是通过它来管理所有动作的。本来有ActionManager似乎已经足够管理动作了，为什么还要实现一个子类FirstSceneActionManager来管理动作呢？FirstSceneActionManager针对具体的需求做了封装，让FirstController调用起来更简洁。

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public class FirstSceneActionManager:ActionManager {
    public void moveBoat(BoatController boat) {
        MoveToAction action = MoveToAction.getAction(boat.getDestination(), boat.movingSpeed);
        this.addAction(boat.getGameobj(), action, this);
    }
 
    public void moveCharacter(MyCharacterController characterCtrl, Vector3 destination) {
        Vector3 currentPos = characterCtrl.getPos();
        Vector3 middlePos = currentPos;
        if (destination.y > currentPos.y) {        //from low(boat) to high(coast)
            middlePos.y = destination.y;
        } else {    //from high(coast) to low(boat)
            middlePos.x = destination.x;
        }
        ObjAction action1 = MoveToAction.getAction(middlePos, characterCtrl.movingSpeed);
        ObjAction action2 = MoveToAction.getAction(destination, characterCtrl.movingSpeed);
        ObjAction seqAction = SequenceAction.getAction(1, 0, new List{action1, action2});
        this.addAction(characterCtrl.getGameobj(), seqAction, this);
    }
}

可以想象，如果我们不封装一个FirstSceneActionManager，而是直接使用ActionManager来管理场景中的动作，那么FirstController中的移动代码将会有多么臃肿！

修改后的FirstController

最后让我们看看修改后的FirstController是怎么使用动作管理器的：

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public class FirstController : MonoBehaviour, SceneController, UserAction {
 
    UserGUI userGUI;
 
    public CoastController fromCoast;
    public CoastController toCoast;
    public BoatController boat;
    private MyCharacterController[] characters;
 
    private FirstSceneActionManager actionManager;
 
    void Awake() {
        Director director = Director.getInstance ();
        director.currentSceneController = this;
        userGUI = gameObject.AddComponent () as UserGUI;
        characters = new MyCharacterController[6];
        loadResources ();
    }
 
    void Start() {
        // FirstController加载时要获取挂载在该GameObject上的FirstSceneActionManager！
        // 并将它的引用保存到自己的成员变量actionManager 以便后面的调用。
        actionManager = GetComponent();
    }
 
    public void loadResources() {
        //GameObject water = Instantiate (Resources.Load ("Perfabs/Water", typeof(GameObject)), water_pos, Quaternion.identity, null) as GameObject;
        //water.name = "water";
 
        fromCoast = new CoastController ("from");
        toCoast = new CoastController ("to");
        boat = new BoatController ();
 
        loadCharacter ();
    }
 
    private void loadCharacter() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            MyCharacterController cha = new MyCharacterController ("priest");
            cha.setName("priest" + i);
            cha.setPosition (fromCoast.getEmptyPosition ());
            cha.getOnCoast (fromCoast);
            fromCoast.getOnCoast (cha);
 
            characters [i] = cha;
        }
 
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            MyCharacterController cha = new MyCharacterController ("devil");
            cha.setName("devil" + i);
            cha.setPosition (fromCoast.getEmptyPosition ());
            cha.getOnCoast (fromCoast);
            fromCoast.getOnCoast (cha);
 
            characters [i+3] = cha;
        }
    }
 
 
    public void moveBoat() {
        if (boat.isEmpty ())
            return;
        /*    old way to move boat
        boat.Move ();
        */
        // 这里使用动作管理器取代了我们之前写的旧方法！！
        actionManager.moveBoat(boat);
        boat.move();
        userGUI.status = check_game_over ();
    }
 
    public void characterIsClicked(MyCharacterController characterCtrl) {
        if (characterCtrl.isOnBoat ()) {
            CoastController whichCoast;
            if (boat.get_to_or_from () == -1) { // to->-1; from->1
                whichCoast = toCoast;
            } else {
                whichCoast = fromCoast;
            }
 
            boat.GetOffBoat (characterCtrl.getName());
            //characterCtrl.moveToPosition (whichCoast.getEmptyPosition ());
            // 这里使用动作管理器取代了我们之前写的旧方法！！
            actionManager.moveCharacter(characterCtrl, whichCoast.getEmptyPosition ());
            characterCtrl.getOnCoast (whichCoast);
            whichCoast.getOnCoast (characterCtrl);
 
        } else {                                    // character on coast
            CoastController whichCoast = characterCtrl.getCoastController ();
 
            if (boat.getEmptyIndex () == -1) {        // boat is full
                return;
            }
 
            if (whichCoast.get_to_or_from () != boat.get_to_or_from ())    // boat is not on the side of character
                return;
 
            whichCoast.getOffCoast(characterCtrl.getName());
            //characterCtrl.moveToPosition (boat.getEmptyPosition());
            // 这里使用动作管理器取代了我们之前写的旧方法！！
            actionManager.moveCharacter(characterCtrl, boat.getEmptyPosition());
            characterCtrl.getOnBoat (boat);
            boat.GetOnBoat (characterCtrl);
        }
        userGUI.status = check_game_over ();
    }
 
    int check_game_over() {    // 0->not finish, 1->lose, 2->win
        int from_priest = 0;
        int from_devil = 0;
        int to_priest = 0;
        int to_devil = 0;
 
        int[] fromCount = fromCoast.getCharacterNum ();
        from_priest += fromCount[0];
        from_devil += fromCount[1];
 
        int[] toCount = toCoast.getCharacterNum ();
        to_priest += toCount[0];
        to_devil += toCount[1];
 
        if (to_priest + to_devil == 6)        // win
            return 2;
 
        int[] boatCount = boat.getCharacterNum ();
        if (boat.get_to_or_from () == -1) {    // boat at toCoast
            to_priest += boatCount[0];
            to_devil += boatCount[1];
        } else {    // boat at fromCoast
            from_priest += boatCount[0];
            from_devil += boatCount[1];
        }
        if (from_priest < from_devil && from_priest > 0) {        // lose
            return 1;
        }
        if (to_priest < to_devil && to_priest > 0) {
            return 1;
        }
        return 0;            // not finish
    }
 
    public void restart() {
        boat.reset ();
        fromCoast.reset ();
        toCoast.reset ();
        for (int i = 0; i < characters.Length; i++) {
            characters [i].reset ();
        }
    }
}

在我之前的文章中，我是通过挂载MoveableScript在每一个要移动的对象上来让物体移动起来，这次我们只要将FirstSceneActionManager挂载到空对象上，然后通过它来控制物体的移动。

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