Unity精华☀️ 哥哥，「设计模式」能解决游戏回放呀，你尝一口！

Posted 2021-05-25 橙子SKODE

哈喽大家好，你的橙哥突然出现~

本系列博客地址：传送门

人生不如意十之八九，这个面试啊，免不了会遇到些坎坷，比如说面试官问：

除了这些，还有吗？

 

那上节我们说了单例模式、观察者模式、代理模式

所以今天呢，橙哥再来和大家好好说道说道：工厂方法、迭代器模式、命令模式。

 

最后的命令模式，特别适合做回放，回放有Gif演示。

 

 

* 工厂模式

定义：工厂模式专门负责将大量有共同接口的类实例化。工厂模式可以动态决定实例化哪一个类，而不必实现知道要实例化的是哪一个类。

 

工厂模式是一个设计模式吗？

不是的，工厂模式分为三种，23种设计模式中，工厂模式就占了两种 ↓

 

在这个工厂模式家族中有3种形态：

• 简单工厂模式，这是他的中文名，英文名叫做Simple Factory。（它不属于23种设计方式之一）
• 工厂方法模式，这是他的中文名，英文名叫做Factory Method。
• 抽象工厂模式，这是他的中文名，英文名叫做Abstract Factory。

 

* 23种设计模式

设计模式分为三大类：

创建型模式，共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式
结构型模式，共七种：适配器模式、装饰者模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。
行为型模式，共十一种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

 

* 简单工厂模式

注意了啊，该模式不属于23种设计模式之一，面试时就不用说了，

但可以在Unity中使用。

 

简单工厂模式组成：

1）工厂类：工厂类在客户端的直接控制下（Create方法）创建产品对象。
2）抽象产品：是具体产品们的父类，或者是它们共同都继承的接口。抽象产品可以是一个普通类、抽象类（传送门：Abstract）或接口。
3）具体产品：实现抽象产品，定义工厂具体加工出的对象。

接口和抽象类的区别：

一个类可以继承很多个接口，但只能继承一个抽象类

 

由小老弟就问了，简单工厂模式怎样使用呢？

即先写抽象产品，把产品共同的内容写在一个脚本上

再写具体产品，继承抽象产品，接着写其它代码。因为继承了抽象产品，这样能少些很多代码。

最后写工厂类，供程序调用。输入不同的条件，工厂去调用不同的具体产品，得到不同的产品。

 

示例：

 

1、抽象产品：Config

public interface Config
{
    /// <summary>
    /// 芯片
    /// </summary>
    void Chip();
}

 

2、具体产品：IPhone

using UnityEngine;

//苹果手机
public class IPhone : Config
{
    public void Chip()
    {
        Debug.Log("使用A14芯片");
    }
}

 

3、具体产品：XiaoMi

using UnityEngine;

//小米手机
public class XiaoMi : Config
{
    public virtual void Chip()
    {
        Debug.Log("使用高通芯片");
    }
}

 

4、工厂类：ConcreteProduct

public class ConcreteProduct
{
    //生产工厂，供外部调用
    public static Config Create(int id)
    {
        switch (id)
        {
            case 1:
                return new XiaoMi();
            case 2:
                return new IPhone();
        }

        return null;
    }
}

 

 

一、工厂方法

工厂方法与简单工厂的区别在于：

工厂方法将工厂类进行了抽象，将实现逻辑延迟到工厂的子类。

不同的产品对应单独的工厂。

下图左图为简单工厂，右图为工厂方法：

   

 

书写方法：

先写抽象产品，把产品共同的内容写在一个脚本上

再写具体产品，继承抽象产品，接着写其它代码。因为继承了抽象产品，这样能少些很多代码。

最后写工厂类。与简单工厂模式不同的是，现在工厂类分成了 “抽象工厂脚本”、“具象工厂脚本”。

 

那现在该怎样使用呢？

现在我们使用该工厂模式的方法是，是直接调用需要的 “具象工厂” 方法，

而不是像简单工厂模式一样，输入条件，得到想要的内容。

 

下方展示工厂脚本改变的内容，其他脚本跟简单工厂模式相同。

1、抽象工厂

public interface IFactory
{
    /// <summary>
    /// 得到芯片
    /// </summary>
    IConfig Create();
}

 

2、具象工厂：IPhoneFactory

using UnityEngine;

public class IPhoneFactory : IFactory
{
    public IConfig Create()
    {
        Debug.Log("这个工厂生产了 IPhoneAllConfig 配置的苹果手机");
        return new IPhoneAllConfig();
    }
}

 

3、具象工厂：XiaoMiFactory

using UnityEngine;

public class XiaoMiFactory : IFactory
{
    public IConfig Create()
    {
        Debug.Log("这个工厂生产了 XiaoMiAllConfig 配置的小米手机");
        return new XiaoMiAllConfig();
    }
}

 

 

二、迭代器模式

迭代器模式： 提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。

Unity中实现迭代器模式的API是 foreach。

 

但是，foreach可能不包含我们想要的功能，

下面，我们就来自己实现一个通用的迭代器。

 

使用方法是：

1、首先自己的迭代器继承基础脚本的类：IEnumerable，可覆写里面的方法。

2、接着就可以使用啦！

 

基础类1：Iterator

using System.Collections.Generic;

public class Iterator : IteratorBase
{
    private IList<object> items;

    public int Count => items.Count;

    public Iterator(IList<object> tempItems)
    {
        items = tempItems;
    }

    private int index = -1;

    public object Current => items[index];

    public bool MoveNext()
    {
        return items.Count > ++index;
    }

    public void Reset()
    {
        index = -1;
    }
}

 

基础类2：IEnumerable

using System.Collections.Generic;

public interface IteratorBase
{
    object Current { get; }

    int Count { get; }

    bool MoveNext();

    /// <summary>
    /// 将当前指针移动到第一位
    /// </summary>
    void Reset();
}

public class IEnumerable
{
    private IList<object> items = new List<object>();

    public virtual int Count => items.Count;

    public virtual object this[int index]
    {
        get { return items[index]; }
        set { items.Insert(index, value); }
    }

    public virtual IteratorBase GetIterator()
    {
        return new Iterator(items);
    }
}

 

迭代器示例：Group

继承IEnumerable就好，Group便已实现了迭代器模式

你可以重写、拓展你的迭代器，实现想要的功能

using UnityEngine;

public class Group : IEnumerable
{
    public override IteratorBase GetIterator()
    {
        Debug.Log("你可以重写你的迭代器");
        return base.GetIterator();
    }
}

 

下面是最后一步，有的同学别睡觉，敲黑板

 

使用示例：Test

using UnityEngine;

public class Test : MonoBehaviour
{
    private void Start()
    {
        Group myGroup = new Group();
        myGroup[0] = "s";
        myGroup[0] = "k";
        myGroup[0] = "o";
        myGroup[0] = "d";
        myGroup[0] = "e";

        print(myGroup.Count);
        
        IteratorBase iterator = myGroup.GetIterator();
        
        print(iterator.Count);
        while (iterator.MoveNext())
        {
            print("当前元素是：" + iterator.Current);
        }
    }
}

 

 

三、命令模式

命令模式是游戏中很有用的设计模式，书中有一句话是这样说的：

Encapsulate a request as an object, thereby letting users parameterize clients with different requests, queue or log requests, and support undoable operations.
—《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》

意思是：命令模式将“请求”封装成对象，以便使用不同的请求、队列或者日志来参数化其他对象，同时支持可撤消的操作。

适用于：

• Unity画画游戏的撤销、重做
• 小时候推箱子游戏的撤销操作、
• 五子棋的悔棋操作...

 

这个模式的特点是：

• 提供撤销操作（或者还有重做）
• 将输入命令封装成对象（方法）：即从Update里面检测，拿到了一个方法里面，在Update里调用。

 

效果演示

点击录制后，我用的WASD操作cube移动

点击回放后，cube自动运动，演示回放。

 

下面我们来看一下示例脚本有哪些：

 

1、基础接口：command

/// <summary>
/// 供其他物体继承，实现不同功能的执行、撤销、重做功能
/// </summary>
public class command
{
    protected float _time;

    /// <summary>
    /// 录制用到了时间。
    /// 那些PS的撤销操作、推箱子的撤销操作等，就不需要时间了
    /// </summary>
    public float time => _time;

    public virtual void Execute(BoxEntity avator)
    {
    }

    public virtual void Undo(BoxEntity avator)
    {
    }
    
    public virtual void Redo(BoxEntity avator)
    {
    }
}

 

2、盒子执行的命令：BoxCommand

继承了command，并进行了重写。

在后续工程中，我们可能不仅盒子的录制要用命令模式，同一个工程还有画画模块，那画画模块也继承command

这样我们就可以通过统一的接口command，去调用任意实现了command的盒子录制、画画撤销了

using UnityEngine;

public class BoxCommand : command
{
    Vector3 _trans;

    public BoxCommand(Vector3 m, float t)
    {
        _trans = m;
        _time = t;
    }

    public override void Execute(BoxEntity avator)
    {
        avator.move(_trans);
    }

    public override void Undo(BoxEntity avator)
    {
        avator.move(-_trans);
    }
}

 

3、要控制撤销重做的物体：BoxEntity

我们有了命令，也要有命令要控制的对象。

现在就把BoxEntity挂载到要控制的对象身上，并且根据需要，该脚本中有移动、或者隐藏显示、颜色变化等等的实际状态命令。

这些命令供BoxCommand去调用。

using UnityEngine;

/// <summary>
/// 挂载到实体身上，控制实体的运动
/// </summary>
public class BoxEntity : MonoBehaviour
{
    Transform _transform;

    void Start()
    {
        _transform = transform;
    }

    public void move(Vector3 T)
    {
        _transform.Translate(T);
    }
}

 

4、BoxTest

该脚本封装了输入命令，并在Update实时检测；

有栈函数，执行了操作后就存上；

有开始记录、开始演示回放的方法，供程序调用。

using System;
using UnityEngine;
using System.Collections.Generic;

public class BoxTest : MonoBehaviour
{
    //待操作对象
    public BoxEntity boxEntity;

    //保存的操作序列
    //这儿如果增为两个栈：撤销栈与重做栈，那么便可在撤销时入重做栈，重做时入撤销栈。完成类似PS的操作。
    Stack<command> commandStack = new Stack<command>();
    
    //当前记录的时间节点
    float recordTime;

    //当前操作模式：无操作、录制、回放
    private RecoderState recoderState = RecoderState.None;

    void Update()
    {
        switch (recoderState)
        {
            case RecoderState.None:
                break;
            case RecoderState.Record:
                Record();
                break;
            case RecoderState.PlayBack:
                PlayBack();
                break;
        }
    }
    
    private enum RecoderState
    {
        None,
        Record,
        PlayBack
    }
    
    /// <summary>
    /// 切换到回放模式，挂载到Button上
    /// </summary>
    public void callBack()
    {
        recoderState = RecoderState.PlayBack;
    }

    /// <summary>
    /// 切换到记录模式，挂载到Button上
    /// </summary>
    public void run()
    {
        recoderState = RecoderState.Record;
    }

    /// <summary>
    /// 控制对象运行，记录命令
    /// </summary>
    void Record()
    {
        recordTime += Time.deltaTime;
        
        //得到当前帧是否操作了命令
        command cmd = InputHandler();
        if (cmd != null)
        {
            //记录当前执行的命令
            commandStack.Push(cmd);
            //去执行
            cmd.Execute(boxEntity);
        }
    }

    /// <summary>
    /// 回放操作
    /// </summary>
    void PlayBack()
    {
        recordTime -= Time.deltaTime;
        
        //返回在堆栈顶部的物体。（不移除）
        if (commandStack.Count > 0 && recordTime < commandStack.Peek().time)
        {
            commandStack.Pop().Undo(boxEntity);
        }
    }

    /// <summary>
    /// 根据输入获取操作命令
    /// </summary>
    command InputHandler()
    {
        if (Input.GetKey(KeyCode.W))
            return new BoxCommand(new Vector3(0, 0.1f, 0), recordTime);
        if (Input.GetKey(KeyCode.S))
            return new BoxCommand(new Vector3(0, -0.1f, 0), recordTime);
        if (Input.GetKey(KeyCode.A))
            return new BoxCommand(new Vector3(-0.1f, 0, 0), recordTime);
        if (Input.GetKey(KeyCode.D))
            return new BoxCommand(new Vector3(0.1f, 0, 0), recordTime);
        return null;
    }
}

 

 

甭管你现在有没有跳槽升职的想法，赶紧先备着，

面试前天背一背，对吧？

 

好了，今天的分享就到这儿了，按照国际惯例，一键三连走一波~

 

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