1.一起用Go做一个小游戏(上)
一起用Go做一个小游戏(上)
最近偶然看到一个Go语言库,口号喊出“一个超级简单(dead simple)的2D游戏引擎”,好奇点开了它的官网。
官网上已经有很多可以在线体验的小游戏了(利用WASM技术)。例如曾经风靡一时的:
当然只要安装了Go,我们也键入下面的源码逆向教程命令本地运行这个游戏:
还有童年《俄罗斯方块》:
有年左右让无数人疯狂的《Flappy Bird》(或许称为Flappy Gopher更贴切一点 ):
这些瞬间让我产生了极大的兴趣。简单浏览一下文档,整体感觉下来,虽然与成熟的游戏引擎(如Cocos2dx,DirectX,Unity3d等)相比,ebiten功能还不算丰富。但是麻雀虽小,五脏俱全。ebiten的API设计比较简单,使用也很方便,即使对于新手也可以在1-2个小时内掌握,eil源码并开发出一款简单的游戏。更妙的是,Go语言让ebitengine实现了跨平台!
接下来的3篇文章,我会介绍ebitengine这个库。对于游戏引擎来说,只介绍它的API用法似乎有点纸上谈兵。恰好我想起之前看到一个《外星人入侵》的小游戏,刚好可以拿来练手。那请大家坐稳扶好,我们出发咯。
安装
ebitengine 要求Go版本 >= 1.。使用go module下载这个包:
显示窗口
游戏开发第一步是将游戏窗口显示出来,并且能在窗口上显示一些文字。先看代码:
使用命令go run运行该程序:
我们会看到一个窗口,标题为外星人入侵,binarysearch源码并且左上角显示了文字Hello,World:
现在我们来分析使用ebiten开发的游戏程序的结构。
首先,ebiten引擎运行时要求传入一个游戏对象,该对象的必须实现ebiten.Game这个接口:
ebiten.Game接口定义了ebiten游戏需要的3个方法:Update,Draw和Layout。
在main函数中,
设置游戏窗口的大小。
而
设置窗口标题,标题显示在窗口的左上角。
一切准备就绪,创建一个Game对象,调用ebiten.RunGame()运行。是不是很简单?
处理输入
没有交互的游戏不是真的游戏!下面我们来监听键盘的输入,当前只处理3个键:左方向←,右方向→和空格。大头源码
ebiten提供函数IsKeyPressed来判断某个键是否按下,同时内置了多个键的常量定义,见源码keys.go文件。ebiten.KeyLeft表示左方向键,ebiten.KeyRight表示右方向键,ebiten.KeySpace表示空格。
为了代码清晰,我们定义一个Input结构来处理输入:
Game结构中添加一个Input类型的字段,并且为了方便新增NewGame方法用于创建Game对象:
Game结构的Update方法中,我们需要调用Input的Update方法触发按键的判断:
Game的Draw方法中将显示Input的msg字段:
将main函数中创建Game对象的方式修改如下:
使用go run命令运行:
窗口与前一个例子相同,然而我们可以在窗口上按←→和空格,观察控制台输出:
设置背景
黑色背景看起来有些无趣,我们现在就来换一个背景。
ebiten.Image定义了一个名为Fill的方法,可以传入一个颜色对象color.RGBA,将背景填充为特定颜色。shardingjdbc 源码Draw函数的参数为*ebiten.Image类型,它表示的是屏幕对象,ebitengine引擎最终会将screen显示出来,故填充它的背景即可修改窗口的背景。代码中我们将背景颜色修改为灰色(R:,G:,B:)。
注意:由于每帧都会调用Draw方法刷新屏幕内容,所以每次调用都需要填充背景。
运行结果如下:
第一次重构
目前为止,我们的实现了显示窗口和处理输入的功能。我们先分析一下目前的程序有哪些问题: 所有逻辑都堆在一个文件中,修改不便 逻辑中直接出现字面值,例如/,字符串"外星人入侵"等,每次修改都需要重新编译程序
在继续之前,我们先对代码组织结构做一次重构,这能让我们走得更远。
为了清晰,方便管理,我们逻辑拆分到4个文件中: game.go:编写Game对象,并实现相关方法,同时负责协调其他各个模块 input.go:输入相关的逻辑 config.go:专门负责配置相关的逻辑 main.go:main函数,负责创建Game对象,运行游戏
为了程序的灵活修改,我们将程序中的可变项都作为配置存放在文件中,程序启动时自动读取这个配置文件。我选择json作为配置文件的格式:
然后定义配置的结构和加载配置的函数:
将游戏核心逻辑移到game.go文件中,定义游戏对象结构和创建游戏对象的方法:
先从配置文件中加载配置,然后根据配置设置游戏窗口大小和标题。拆分之后,Draw和Layout方法实现如下:
第一次重构到此完成,现在来看一下文件结构,是否更清晰了呢?
注意,因为拆分成了多个文件,所以运行程序不能再使用go run main.go命令了,需要改为go run .。
显示
接下来我们尝试在屏幕底部中心位置显示一张飞船的:
ebitengine引擎提供了ebitenutil.NewImageFromFile函数,传入路径即可加载该,so easy。为了很好的管理游戏中的各个实体,我们给每个实体都定义一个结构。先定义飞船结构:
我提供了两种格式,一种是png,一种是bmp,用哪种都可以。注意,需要将对应的解码包导入。Go标准库提供了三种格式的解码包,image/png,image/jpeg,image/gif。也就是说标准库中没有bmp格式的解码包,所幸golang.org/x仓库没有让我们失望,golang.org/x/image/bmp提供了解析bmp格式的功能。我们这里不需要显式的使用对应的库,故使用import _这种方式,让init函数产生副作用。
然后在游戏对象中添加飞船类型的字段:
为了将飞船显示在屏幕底部中央位置,我们需要计算坐标。ebitengine采用如下所示的二维坐标系:
x轴向右,y轴向下,左上角为原点。我们需要计算飞船左上角的位置。由上图很容易计算出:
为了在屏幕上显示飞船,我们需要调用*ebiten.Image的DrawImage方法,该方法的第二个参数可以用于指定坐标相对于原点的偏移:
我们给Ship类型增加一个绘制自身的方法,传入屏幕对象screen和配置,让代码更好维护:
这样游戏对象中的Draw方法就可以简化为:
运行:
移动飞船
现在我们来实现使用左右方向键来控制飞船的移动。首先给飞船的类型增加x/y坐标字段:
我们前面已经计算出飞船位于屏幕底部中心时的坐标,在创建飞船时将该坐标赋给xy:
由于NewShip计算初始坐标需要屏幕尺寸,故增加屏幕宽、高两个参数,由NewGame方法传入:
然后我们在Input的Update方法中根据按下的是左方向键还是右方向键来更新飞船的坐标:
由于需要修改飞船坐标,Game.Update方法调用Input.Update时需要传入飞船对象:
好了,现在可以运行程序了go run .,效果如下:
注意到,目前有两个问题:
因为现在每次只对x坐标修改1个像素位置,故而显得太慢。我们可以在增加一个飞船速度的配置项来控制每次变化的像素数:
config.go需要相应的修改:
修改Input.Update方法,每次更新ShipSpeedFactor个像素:
因为在Input.Update方法中需要访问配置,因此增加Config类型的参数,由Game.Update方法传入:
运行,是不是快了很多呢?
总结
本文介绍了2D游戏开发库ebiten的基本使用,并开始开发一个外星人入侵的游戏(1/3),目前只能在屏幕上移动飞船,下篇文章继续完成剩下的内容。