JMonkeyEngine中是如何使用AppState来管理和实现游戏场景切换的?

Posted 2021-09-09 diuxie

什么是AppState
一般来说JME中的AppState是为了解决复杂游戏场景中各种游戏元素的管理问题，当游戏越来越大，越来越复杂的时候，游戏中的各种元素(例如：模型、环境、事件、特效等), 将会变得越来越难以管理和控制。

AppState的存在就可以用来将游戏场景中的各种元素分离、解耦到不同的AppState下进行运行, 再通过将不同的AppState组合到一起放到游戏中，就可以组成不同状态的游戏场景。

先看一下AppState在Application中的存在及生命周期是怎样的?

一个JME游戏应用中可以存在多个AppState, 通过使用以下两个方法来将AppState添加到游戏或从游戏中移除。

stateManager.attach(AppState appState);
stateManager.detach(AppState appState);
每个AppState的一个完整生命周期会经历：initialize -> update -> cleanup这几个方法。

当AppState被添加(attach)到游戏中时, initialize方法会被调用一次,以初始化AppState
然后AppState会在游戏中不停的循环执行update方法。
直到有人调用了stateManager的detach方法将AppState从游戏中移除，此时AppState的cleanup方法会被调用一次,以清理及释放该AppState所产生的资源,然后该AppState就会被彻底移除

AppState的实现原则
AppState的实现原则一般应该是这样的：

当你在AppState的initialize方法或update方法中向游戏中添加了任何资源后，在cleanup方法就要确保将这些资源从游戏中移除或清理，否则AppState在移除后可能会残留一些游戏元素在游戏中占用资源，这可能会导致内存问题及性能影响。
每个AppState应该实现各自不同的功能，各个AppState之间应该尽量独立互不影响，从而将游戏中的复杂度拆分到不同的AppState中。比如当添加或从游戏中移除一个AppState时，不应该导致其它AppState出错或崩溃。

AppState的使用示例
下面拿一个示例来说明，例如，我们可以实现这样一个游戏，这个游戏中包含以下AppState:

SceneAppStateA 游戏场景A, 存放游戏元素，如人物、房子、地形、植物、动物等。
SceneAppStateB 游戏场景B, 存放游戏元素，如人物、房子、地形、植物、动物等。
RainEnvAppState 环境, 下雨环境，可以在AppState中添加雨水声效、用于渲染雨水的特效过滤器等等。
SnowEnvAppState 环境, 下雪环境，可以在AppState中添加雪花飘飘的特效、声效等。
UIAppState 游戏UI界面
那么现在如果你想要初始化一个游戏场景，要实现一个让场景A下雨的游戏的话，就通过这样来操作：

@Override
public void simpleInitApp() {
stateManager.attach(sceneAppStateA);
stateManager.attach(rainEnvAppState);
stateManager.attach(uiAppState);
}

那么得到的Application中AppState的状态就像是上面这样的: A场景正在下雨中。

如果要让场景A下雪，则可以调用像类似下面这样的方法来从落雨场景切换到下雪的场景。

public void changeToSnowEnv() {
stateManawww.cungun.comger.detach(rainEnvAppState)
stateManager.attach(snowEnvAppState);
}

那么得到的Application中AppState的状态就像是上面这样的: A场景现在正在下雪。

同样的，如果你要从场景A转换场景B，例如：你在游戏中有一个传送门，可以让你从A地图传送到B地图，那么你就可以在传送的时候调用像下面这样的方法来切换到场景B:

public void changeToSceneB() {
stateManager.detach(sceneAppStateA)
stateManager.attach(sceneAppStateB);
}

那么得到的Application中AppState的状态就像是上面这样的：一个正在下雪的场景B。

代码示例
那么下面使用完整的代码来示例如何在游戏中进行场景切换，主要的重点是放在AppState的切换以及实现AppState时的原则上，所以代码写得很简单，在明白了这些简单原理之后，我想，谁都可以把它变得更加复杂。

这个示例中演示了如何在游戏中切换场景A和场景B(通过按键A\\B切换)

package mygame;

import com.jme3.app.SimpleApplication;
import com.jme3.input.KeyInput;
import com.jme3.input.controls.ActionListener;
import com.jme3.input.controls.KeyTrigger;

/**

• SimpleGame用于演示如何使用JME的AppState来实现切换场景A和场景B的功能。
• @author huliqing
  */
  public class SimpleGame extends SimpleApplication {

private final AppStateA sceneA = new AppStateA();
private final AppStateB sceneB = new AppStateB();

@Override
public void simpleInitApp() {

// 注册按键事件：A、B
// 用这两个按键来实现切换到A和B场景。
getInputManager().addMapping("typeA", new KeyTrigger(KeyInput.KEY_A));
getInputManager().addMapping("typeB", new KeyTrigger(KeyInput.KEY_B));
getInputManager().addListener(new ActionListener() {
@Override
public void onAction(String name, boolean isPressed, float tpf) {
if (name.equals("typeA")) {
// 当按了键盘A键的时候把场景B移除，然后把场景A添加上去。
getStateManager().detach(sceneB);
getStateManager().attach(sceneA);
} else if (name.equals("typeB")) {
// 当按了键盘B键的时候把场景A移除，然后把场景B添加上去。
getStateManager().detach(sceneA);
getStateManager().attach(sceneB);
}
}
}, "typeA", "typeB");

}

public static void main(String[] args) {
SimpleGame app = new SimpleGame();
app.start();
}
}
package mygame;

import com.jme3.app.Application;
import com.jme3.app.SimpleApplication;
import com.jme3.app.state.AbstractAppState;
import com.jme3.app.state.AppStateManager;
import com.jme3.material.Material;
import com.jme3.scene.Geometry;
import com.jme3.scene.Node;
import com.jme3.scene.shape.Box;

/**

• AppStateA用来模拟场景A, 显示一个立方体.
• @author huliqing
  */
  public class AppStateA extends AbstractAppState{

// 这个节点可以作为当前AppState的本地根节点。
// 在当前AppState被添加到游戏的时候把这个节点添加到场景中。
// 在当前AppState被从游戏中移除时要把这个根节点从游戏中移除。
private Node localRoot;

@Override
public void initialize(AppStateManager stateManager, Application app) {
super.initialize(stateManager, app);
// 初始化当前AppState的本地根节点,并把这个根节点添加到游戏主场景中。
// 后面所有在当前AppState中创建的物体都要添加到这个本地根节点中。
localRoot = new Node();
((SimpleApplication)app).getRootNode().attachChild(localRoot);

// 创建当前AppState场景的物体,并把物体添加到当前的AppState场景本地根节点(localRoot)中.
Box box = new Box(0.5f, 0.5f, 0.5f);
Geometry geo = new Geometry("testBox", box);
geo.setMaterial(new Material(app.getAssetManager(), "Common/MatDefs/Misc/Unshaded.j3md"));
localRoot.attachChild(geo);

// ... 添加其它物体(略）
}

// 当AppState被从游戏中移除时，cleanup方法会被调用，这里要把AppState的根节点从游戏中移除.
// 因为当前AppState场景内中创建的所有物体都是放在localRoot下的，所以直接把localRoot移除就可以了。
@Override
public void cleanup() {
localRoot.removeFromParent();
super.cleanup();
}

}
package mygame;

import com.jme3.app.Application;
import com.jme3.app.SimpleApplication;
import com.jme3.app.state.AbstractAppState;
import com.jme3.app.state.AppStateManager;
import com.jme3.material.Material;
import com.jme3.scene.Geometry;
import com.jme3.scene.Node;
import com.jme3.scene.shape.Sphere;

/**

• AppStateB用来模拟一个场景B， 显示一个球体(原理和AppStateA是完全一样的).
• @author huliqing
  */
  public class AppStateB extends AbstractAppState{

private Node localRoot;

@Override
public void initialize(AppStateManager stateManager, Application app) {
super.initialize(stateManager, app);
localRoot = new Node();
((SimpleApplication)app).getRootNode().attachChild(localRoot);

Sphere sphere = new Sphere(20, 20, 1);
Geometry geo = new Geometry("testShpere", sphere);
geo.setMaterial(new Material(app.getAssetManager(), "Common/MatDefs/Misc/Unshaded.j3md"));
localRoot.attachChild(geo);

// ... 添加其它物体(略）
}

@Override
public void cleanup() {
localRoot.removeFromParent();
super.cleanup();
}
}