GPP读书笔记之Command模式(一)

最近在读一本开源的书《Game Programming Patterns》,关于游戏设计模式的,作者叫Bob Nystrom,在EA工作了好多年,整理了他8年来的经验,写成了这本书,最近会出版实体书。作者的文风非常风趣幽默,以至于我一开始读就有点停不下来了,所以打算写一系列读书笔记来表示对作者的敬意。

前面两个章节主要是用来鼓吹这本书有多么多么好(这是作者自己说的),不过还是读到了不少内容,关于程序设计的理解,为什么要做好的设计,代码写出来能运行不就好了吗?这可能是大多数外行人的看法,也许也是码农的看法,但是作为工程师来说,我们要设计结构良好的代码,为的是将来更容易升级和维护。可能开发出一个功能只需要2天时间,但将来可能需要花好几个月来升级和维护这个功能。并且在升级和维护的过程中是非常难去改变原有的设计的,除非全部推倒重写。这对于有多次推倒重写经验的我来说,真是说到心眼里去了。如果你花两天时间写了一坨屎,接下来,你将在粪坑里挣扎几个月。所以,请善待将来的自己,使用良好的设计模式和规范来进行开发。

进入正题之前,再扯点蛋,作者无数次提到GoF,是Gang of Four的缩写,四人帮?当然不是中国的四人帮。他们是联合撰写了《Design Patterns》这本书的人。

Command 模式是什么

GoF 是这么说的

Encapsulate a request as an object, thereby letting users parameterize clients with different requests, queue or log requests, and support undoable operations.

我的翻译:

把一个请求封装成一个实体,进而让用户可以使用不同的参数来构造不同的请求,把这些请求队列化,或者记录到日志里,甚至支持重做。

作者认为这句话毛病太多了,一方面是client存在歧义,另一方面列举了一堆Command模式能做的事情,但是无法涵盖所有的事情,所以读者如果想做的不在里面,就很可能失去兴趣。所以作者自己总结了一句更简练的话:

A command is a reified method call.

我的翻译:

Command是被实体化的函数调用。

Command模式很容易让人联想到

  • 回调
  • 第一类函数
  • 函数指针
  • 闭包
  • partially applied function(因为我不知道这个是什么,就不翻译了)

所以GoF后来还说

Commands are an object-oriented replacement for callbacks.

我的翻译:

Command是回调函数的面向对象实现。

代码时间

我简化了一下原文的例子,四个按钮有点多余,两个按钮就能说明问题啦,让我们想象超级玛丽的玩家操作处理代码(不考虑长按B加速的情况,这里只讨论点击操作)。

这段代码运行在游戏主循环中,已经可以满足一般游戏的需求。

可以配置的控制方式

但是这个时候策划说,让我们支持让玩家自己设置按键吧。作为开发,你一定会抓狂。不怕不怕,这种情况就是Command模式派上用场的时候了。

先定义一个基类

然后是子类

InputHandler也做一些修改

最后刚刚的处理代码变成了这样

角色引导

原文的标题是Directions for Actors,为什么把Directions翻译成引导,以我的理解,本章节的主要内容是,把jump函数从JumpCommand中取出来,Command不直接调用指定的函数,而是调用角色的成员函数,这样做的好处很明显,可以换角色操作了。所以功能引导从Command转换为角色。

在execute函数加入参数

所以JumpCommand就变成了这样

handleInput明显也不满足需求了,让它不再直接执行Command,而是返回Command

因为InputHandler明显不知道现在游戏中选择的是什么角色,所以这个时候把Command先返回出来,以供外部调用,这也是一种延迟调用。 所以,我们得再来看看知道现在游戏中选择的是什么角色的某处代码,是怎么使用InputHandler的

不知道大家有没有发现?这么做了以后,不仅仅是可以换角色了,角色的控制者也可以替换。不仅仅支持玩家通过按键输入来控制角色,还可以利用AI来控制角色。甚至可以使用不同的AI算法来控制不同的角色。还可以用来在某些情况下,使用AI自动控制玩家的角色,比如自动寻路,自动战斗。

下面不得不用一张图来加强理解

把Command放到队列/流中

如果把Command放到队列/流中,就像上图中间的部分,这样就有效地解耦了生产者(AI/玩家输入)和消费者(角色)。

撤销/重做

这是最后一个例子,也是Command模式最知名的应用场景。
如果一个Command对象可以做某件事,那是不是也可以让它撤销呢?撤销操作常用在策略类游戏,工具类应用程序会有更多这类需求,包括自己研发的游戏编辑器,如果你做了一个不能撤销的编辑器给策划用,策划会恨你的。

如果不用Command模式,你想实现撤销操作,会意外地发现那是多么困难的一件事。但是用Command模式来实现的话,就超级简单了。
下面让我们来实现一个回合制的策略类游戏,玩家可以移动自己的单位,也可以撤销移动。

下面是移动操作的代码

细心的你一定发现了这个类跟之前的不同,之前的角色是从execute传进来的,这个MoveUnitCommand是从构造函数传进来的。这是因为我们后续要做撤销操作,所以肯定要知道要对谁做撤销。这个例子也告诉我们,带参数的Command类,该怎么写。
延续之前的功能,MoveUnitCommand被实例化以后,可以在某一个特定时间点被调用,所以handleInput将这么被改写

可是这么做还是不能撤销啊,别着急,下面告诉你怎么撤销,首先要改写Command基类

undo就是execute的反操作,用来撤销execute操作的,那么重做就是重新调用一次execute。
加上undo实现以后的MoveUnitCommand

可以看到代码中多了两个变量xBefore_, yBefore_,来保存MoveUnitCommand执行之前的状态(位置)。所以撤销操作,就是移动回之前的位置。当然,在外部要控制玩家的操作,执行完execute,就只能撤销,撤销完,就只能重做,以免产生不必要的误解。
读到这里,对于多个Command的撤销和重做,应该也已经有一些想法了吧。

多个Command的撤销/重做

这里只给出一张图,不做详细解释了。原文还有一段解释,但我觉得上图已经足够说明一切了。

最后,恭喜你,读完了。

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