unity 3d 五、与游戏世界交互

3D游戏编程第五次作业

编写一个简单的鼠标打飞碟（Hit UFO）游戏

游戏内容要求：

游戏有 n 个 round，每个 round 都包括10 次 trial；

每个 trial 的飞碟的色彩、大小、发射位置、速度、角度、同时出现的个数都可能不同。它们由该 round 的 ruler 控制；

每个 trial 的飞碟有随机性，总体难度随 round 上升；

鼠标点中得分，得分规则按色彩、大小、速度不同计算，规则可自由设定。

游戏的要求：

使用带缓存的工厂模式管理不同飞碟的生产与回收，该工厂必须是场景单实例的！具体实现见参考资源 Singleton 模板类

尽可能使用前面 MVC 结构实现人机交互与游戏模型分离

游戏简介

鼠标作为武器，打爆飞碟!

~~(照例丑到爆的UI)~~

游戏玩法

点击飞出来的UFO(各种圆盘)即可得分。

游戏规则

正常模式共有五轮飞碟，飞碟数列遵循斐波那契数列，当所有飞碟发射完毕时游戏结束。
无限模式拥有无限轮数 ~~(其实就是重复)~~
红色飞碟为1分，绿色飞碟为2分，蓝色飞碟为3分 ~~(RGB!)~~

游戏试玩

项目要求

参考潘老师的博客第五章最后一部分
关于程序的要求如下:

游戏有 n 个 round，每个 round 都包括10 次 trial；
每个 trial 的飞碟的色彩、大小、发射位置、速度、角度、同时出现的个数都可能不同。它们由该 round 的 ruler 控制；
每个 trial 的飞碟有随机性，总体难度随 round 上升；
鼠标点中得分，得分规则按色彩、大小、速度不同计算，规则可自由设定
使用带缓存的工厂模式管理不同飞碟的生产与回收，该工厂必须是场景单实例的！具体实现见参考资源 Singleton 模板类
近可能使用前面 MVC 结构实现人机交互与游戏模型分离

项目代码结构

大部分文件的用途都跟其他几次作业相似，因此这里就不进行解释了。

UML图:

各部分代码解释

Singleton.cs

public class Singleton<T> : MonoBehaviour where T: MonoBehaviour
{
    protected static T instance;

    public static T Instance
    {
        get
        {
            if (instance == null)
            {
                instance = (T)FindObjectOfType(typeof(T));
                if (instance == null)
                {
                    Debug.LogError("An instance of " + typeof(T) + " is needed in the scene, but there is none");
                }
            }
            return instance;
        }
    }
}

场景单实例类，当所需的实例第一次被需要时，在场景内搜索该实例，下一次使用时不需要搜索直接返回。

DiskData.cs

public class DiskData : MonoBehaviour
{
    public float speed;         //水平速度
    public int points;          //得分
    public Vector3 direction;   //初始方向
}

飞碟数据，携带飞碟的飞行速度、得分、以及飞行方向。

DiskFactory.cs

public class DiskFactory : MonoBehaviour
{
    public GameObject disk_Prefab;              //飞碟预制

    private List<DiskData> used;                //正被使用的飞碟
    private List<DiskData> free;                //空闲的飞碟

    public void Start()
    {
        used = new List<DiskData>();
        free = new List<DiskData>();
        disk_Prefab = GameObject.Instantiate<GameObject>(Resources.Load<GameObject>("Prefabs/Disk_Prefab"), Vector3.zero, Quaternion.identity);
        disk_Prefab.SetActive(false);
    }

    public GameObject GetDisk(int round)
    {
        GameObject disk;
        //如果有空闲的飞碟，则直接使用，否则生成一个新的
        if (free.Count > 0)
        {
            disk = free[0].gameObject;
            free.Remove(free[0]);
        }
        else
        {
            disk = GameObject.Instantiate<GameObject>(disk_Prefab, Vector3.zero, Quaternion.identity);
            disk.AddComponent<DiskData>();
        }

        //按照round来设置飞碟属性
        //飞碟的等级 = 0~2之间的随机数 * 轮次数
        //0~4:  红色飞碟  
        //4~7:  绿色飞碟  
        //7~10: 蓝色飞碟
        float level = UnityEngine.Random.Range(0, 2f) * (round + 1);
        if (level < 4)
        {
            disk.GetComponent<DiskData>().points = 1;
            disk.GetComponent<DiskData>().speed = 4.0f;
            disk.GetComponent<DiskData>().direction = new Vector3(UnityEngine.Random.Range(-1f, 1f) > 0 ? 2 : -2, 1, 0);
            disk.GetComponent<Renderer>().material.color = Color.red;
        }
        else if (level > 7)
        {
            disk.GetComponent<DiskData>().points = 3;
            disk.GetComponent<DiskData>().speed = 8.0f;
            disk.GetComponent<DiskData>().direction = new Vector3(UnityEngine.Random.Range(-1f, 1f) > 0 ? 2 : -2, 1, 0);
            disk.GetComponent<Renderer>().material.color = Color.blue;
        }
        else
        {
            disk.GetComponent<DiskData>().points = 2;
            disk.GetComponent<DiskData>().speed = 6.0f;
            disk.GetComponent<DiskData>().direction = new Vector3(UnityEngine.Random.Range(-1f, 1f) > 0 ? 2 : -2, 1, 0);
            disk.GetComponent<Renderer>().material.color = Color.green;
        }

        used.Add(disk.GetComponent<DiskData>());

        return disk;
    }

    public void FreeDisk(GameObject disk)
    {
        //找到使用中的飞碟，将其踢出并加入到空闲队列
        foreach (DiskData diskData in used)
        {
            if (diskData.gameObject.GetInstanceID() == disk.GetInstanceID())
            {
                disk.SetActive(false);
                free.Add(diskData);
                used.Remove(diskData);
                break;
            }

        }
    }
}

飞碟工厂，负责生产与释放飞碟。

GetDisk:
GetDisk用于生产飞碟，首先从free空闲队列中查找是否有可用的飞碟，如果没有则新建一个飞碟。
飞碟属性的设置依赖轮次数，将一个0~2之间的随机数乘以轮次数获得level，再根据level来设置属性。
这样就具有了轮次越多优质飞碟越多的特性，且前期不会产生高分飞碟。
FreeDisk:
FreeDisk用于释放飞碟，将飞碟从used队列中移除并添加到free队列中。

SSAction.cs

public class SSAction : ScriptableObject
{
    public bool enable = true;
    public bool destroy = false;

    public GameObject gameObject { get; set; }
    public Transform transform { get; set; }
    public ISSActionCallback callback { get; set; }

    protected SSAction()
    {

    }

    // Start is called before the first frame update
    public virtual void Start()
    {
        throw new System.NotImplementedException();
    }

    // Update is called once per frame
    public virtual void Update()
    {
        throw new System.NotImplementedException();
    }
}

动作的基类，与之前的项目用途一致。

CCFlyAction.cs

public class CCFlyAction : SSAction
{
    float gravity;          //重力加速度
    float speed;            //水平速度
    Vector3 direction;      //飞行方向
    float time;             //时间

    //生产函数(工厂模式)
    public static CCFlyAction GetSSAction(Vector3 direction, float speed)
    {
        CCFlyAction action = ScriptableObject.CreateInstance<CCFlyAction>();
        action.gravity = 9.8f;
        action.time = 0;
        action.speed = speed;
        action.direction = direction;
        return action;
    }

    public override void Start()
    {
        
    }

    public override void Update()
    {
        time += Time.deltaTime;
        transform.Translate(Vector3.down * gravity * time * Time.deltaTime);
        transform.Translate(direction * speed * Time.deltaTime);
        //如果飞碟到达底部，则动作结束，进行回调
        if (this.transform.position.y < -6)
        {
            this.destroy = true;
            this.enable = false;
            this.callback.SSActionEvent(this);
        }
        
    }
}

飞行动作，将飞行拆分成水平和垂直两个方向的运动，水平速度恒定，垂直方向施加重力加速度。
当飞碟到达底部时，动作结束，将进行回调。

ISSActionCallback

public enum SSActionEventType : int { Started, Competed }
public interface ISSActionCallback
{
    //回调函数
    void SSActionEvent(SSAction source,
        SSActionEventType events = SSActionEventType.Competed,
        int intParam = 0,
        string strParam = null,
        Object objectParam = null);
}

回调函数接口，与之前项目用途一致。

SSActionManager.cs

public class SSActionManager : MonoBehaviour
{
    //动作集，以字典形式存在
    private Dictionary<int, SSAction> actions = new Dictionary<int, SSAction>();
    //等待被加入的动作队列(动作即将开始)
    private List<SSAction> waitingAdd = new List<SSAction>();
    //等待被删除的动作队列(动作已完成)
    private List<int> waitingDelete = new List<int>();

    protected void Update()
    {
        //将waitingAdd中的动作保存
        foreach (SSAction ac in waitingAdd)
            actions[ac.GetInstanceID()] = ac;
        waitingAdd.Clear();

        //运行被保存的事件
        foreach (KeyValuePair<int, SSAction> kv in actions)
        {
            SSAction ac = kv.Value;
            if (ac.destroy)
            {
                waitingDelete.Add(ac.GetInstanceID());
            }
            else if (ac.enable)
            {
                ac.Update();
            }
        }

        //销毁waitingDelete中的动作
        foreach (int key in waitingDelete)
        {
            SSAction ac = actions[key];
            actions.Remove(key);
            Destroy(ac);
        }
        waitingDelete.Clear();
    }

    //准备运行一个动作，将动作初始化，并加入到waitingAdd
    public void RunAction(GameObject gameObject, SSAction action, ISSActionCallback manager)
    {
        action.gameObject = gameObject;
        action.transform = gameObject.transform;
        action.callback = manager;
        waitingAdd.Add(action);
        action.Start();
    }

    // Start is called before the first frame update
    protected void Start()
    {

    }

}

动作管理者的基类，和之前项目用途一致。

CCActionManager.cs

public class CCActionManager : SSActionManager, ISSActionCallback
{
    //飞行动作
    public CCFlyAction flyAction;
    //控制器
    public FirstController controller;

    protected new void Start()
    {
        controller = (FirstController)SSDirector.GetInstance().CurrentScenceController;
        controller.actionManager = this;
    }

    public void Fly(GameObject disk, float speed, Vector3 direction)
    {
        flyAction = CCFlyAction.GetSSAction(direction, speed);
        RunAction(disk, flyAction, this);
    }

    //回调函数
    public void SSActionEvent(SSAction source,
    SSActionEventType events = SSActionEventType.Competed,
    int intParam = 0,
    string strParam = null,
    Object objectParam = null)
    {
        //飞碟结束飞行后进行回收
        controller.diskFactory.FreeDisk(source.gameObject);
    }
}

飞行动作管理者，负责生成飞行动作，并接受飞行动作的回调信息，使飞碟被回收。

IUserAction.cs

public interface IUserAction
{
    void Hit(Vector3 position);
    void Restart();
    void SetMode(bool isInfinite);
}

用户动作接口，提供点击、重置、选择模式三个函数的接口。

SSDirector.cs

public class SSDirector : System.Object
{
    private static SSDirector _instance;
    public ISceneController CurrentScenceController { get; set; }
    public static SSDirector GetInstance()
    {
        if (_instance == null)
        {
            _instance = new SSDirector();
        }
        return _instance;
    }
}

导演类，与之前项目用途一致。

ISceneController.cs
```
public interface ISceneController
{
    void LoadResources();
}
```
场景控制类接口，与之前项目用途一致。

FirstController.cs

public class FirstController : MonoBehaviour, ISceneController, IUserAction
{
    public CCActionManager actionManager;                   //动作管理者
    public DiskFactory diskFactory;                         //飞碟工厂
    int[] roundDisks;           //对应轮次的飞碟数量
    bool isInfinite;            //游戏当前模式
    int points;                 //游戏当前分数
    int round;                  //游戏当前轮次
    int sendCnt;                //当前已发送的飞碟数量
    float sendTime;             //发送时间

    void Start()
    {
        LoadResources();
    }

    public void LoadResources()
    {
        SSDirector.GetInstance().CurrentScenceController = this;
        gameObject.AddComponent<DiskFactory>();
        gameObject.AddComponent<CCActionManager>();
        gameObject.AddComponent<UserGUI>();
        diskFactory = Singleton<DiskFactory>.Instance;
        sendCnt = 0;
        round = 0;
        sendTime = 0;
        points = 0;
        isInfinite = false;
        roundDisks = new int[] { 3, 5, 8, 13, 21 };
    }

    public void SendDisk()
    {
        //从工厂生成一个飞碟
        GameObject disk = diskFactory.GetDisk(round);
        //设置飞碟的随机位置
        disk.transform.position = new Vector3(-disk.GetComponent<DiskData>().direction.x * 7, UnityEngine.Random.Range(0f, 8f), 0);
        disk.SetActive(true);
        //设置飞碟的飞行动作
        actionManager.Fly(disk, disk.GetComponent<DiskData>().speed, disk.GetComponent<DiskData>().direction);
    }

    public void Hit(Vector3 position)
    {
        Camera ca = Camera.main;
        Ray ray = ca.ScreenPointToRay(position);

        RaycastHit[] hits;
        hits = Physics.RaycastAll(ray);

        for (int i = 0; i < hits.Length; i++)
        {
            RaycastHit hit = hits[i];
            if (hit.collider.gameObject.GetComponent<DiskData>() != null)
            {
                //将飞碟移至底端，触发飞行动作的回调
                hit.collider.gameObject.transform.position = new Vector3(0, -7, 0);
                //积分
                points += hit.collider.gameObject.GetComponent<DiskData>().points;
                //更新GUI数据
                gameObject.GetComponent<UserGUI>().points = points;
            }
        }
    }

    public void Restart()
    {
        gameObject.GetComponent<UserGUI>().gameMessage = "";
        round = 0;
        sendCnt = 0;
        points = 0;
        gameObject.GetComponent<UserGUI>().points = points;
    }

    public void SetMode(bool isInfinite)
    {
        this.isInfinite = isInfinite;
    }

    void Update()
    {
        sendTime += Time.deltaTime;
        //每隔1s发送一次飞碟
        if (sendTime > 1)
        {
            sendTime = 0;
            //每次发送至多5个飞碟
            for (int i = 0; i < 5 && sendCnt < roundDisks[round]; i++)
            {
                sendCnt++;
                SendDisk();
            }
            //判断是否需要重置轮次，不需要则输出游戏结束
            if (sendCnt == roundDisks[round] && round == roundDisks.Length - 1)
            {
                if (isInfinite)
                {
                    round = 0;
                    sendCnt = 0;
                    gameObject.GetComponent<UserGUI>().gameMessage = "";
                }
                else
                {
                    gameObject.GetComponent<UserGUI>().gameMessage = "Game Over!";
                }
            }
            //更新轮次
            if (sendCnt == roundDisks[round] && round < roundDisks.Length - 1)
            {
                sendCnt = 0;
                round++;
            }
        }
    }
}

场景控制器，负责游戏主要逻辑。

SendDisk:
SendDisk用于发射一个飞碟，首先从工厂获得一个飞碟，再为其设置初始位置和飞行动作。
Hit:
Hit用于处理用户的点击动作，将用户点击到的飞碟移除，并计算分数。
Restart:
Restart用于重置游戏。
Update:
Update用于发射飞碟与更新状态，飞碟每1s发射一次，每次做多5只，避免太过拥挤，当飞碟发射完毕后判断是否重置或者结束游戏。

UserGUI.cs

public class UserGUI : MonoBehaviour
{
    private IUserAction userAction;
    public string gameMessage;
    public int points;
    void Start()
    {
        points = 0;
        gameMessage = "";
        userAction = SSDirector.GetInstance().CurrentScenceController as IUserAction;
    }

    void OnGUI()
    {
        //小字体初始化
        GUIStyle style = new GUIStyle();
        style.normal.textColor = Color.white;
        style.fontSize = 30;

        //大字体初始化
        GUIStyle bigStyle = new GUIStyle();
        bigStyle.normal.textColor = Color.white;
        bigStyle.fontSize = 50;

        GUI.Label(new Rect(300, 30, 50, 200), "Hit UFO", bigStyle);
        GUI.Label(new Rect(20, 0, 100, 50), "Points: " + points, style);
        GUI.Label(new Rect(310, 100, 50, 200), gameMessage, style);
        if (GUI.Button(new Rect(20, 50, 100, 40), "Restart"))
        {
            userAction.Restart();
        }
        if (GUI.Button(new Rect(20, 100, 100, 40), "Normal Mode"))
        {
            userAction.SetMode(false);
        }
        if (GUI.Button(new Rect(20, 150, 100, 40), "Infinite Mode"))
        {
            userAction.SetMode(true);
        }
        if (Input.GetButtonDown("Fire1"))
        {
            userAction.Hit(Input.mousePosition);
        }
    }
}

界面类，构建UI并捕捉用户动作。

自定义Component

制作一个Unity的Inspector界面中的Editor 操作组件

制作过程

新建一个Inspector类, 下面给出一个Inspector类的简单样例

[CustomEditor(typeof(XX))]
public class xxEditor : Editor {
	public override void OnInspectorGUI() {
		var target = (XX)(serializedObject.targetObject);
		target.speed = EditorGUILayout.Slider("Speed", target.speed, 0, 100);
		ProgressBar(target.speed, "Speed");

		target.color = EditorGUILayout.ColorField("Color", target.color);
	}

	private void ProgressBar(float value, string label) {
		Rect rect = GUILayoutUtility.GetRect(20, 20, "TextField");
		EditorGUI.ProgressBar(rect, value, label);
		EditorGUILayout.Space();
	}
}

然后，我们只要把XX ADD到一个GameObject上，Inspector中就会出现我们刚刚写的Editor了。

posted @ 2020-10-28 15:46 沐锋丶阅读(195) 评论(0) 编辑收藏举报

会员力量，点亮园子希望

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