100行代码写一个Compose版华容道

Posted 2021-09-12 fundroid_方卓

之前写过几个 Compose 的 demo，但一直没使用到 Gesture, Theme 等特性，于是写了一个华容道的小程序来展示上述这些特性。写完后又一次被 Compose 的生产力所折服，整个程序的完成不足百行代码，这在传统开发方式中是难以想象的。

代码地址：https://github.com/vitaviva/compose-huarongdao

基本思路

游戏逻辑比较简单，所以没有使用 MVI 之类的框架，但是整体仍然遵从数据驱动UI的设计思想：

1. 定义游戏的状态
2. 基于状态的UI绘制
3. 用户输入触发状态变化

1. 定义游戏状态

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游戏的状态很简单，即当前各棋子（Chees）的摆放位置，所以可以将一个棋子的 List 作为承载 State 的数据结构

1.1 棋子定义

先来看一下单个棋子的定义

data class Chess(
    val name: String, //角色名称
    val drawable: Int //角色图片
    val w: Int, //棋子宽度
    val h: Int, //棋子长度
    val offset: IntOffset = IntOffset(0, 0) //偏移量
)

通过 w,h 可以确定棋子的形状，offset 确定在棋牌中的当前位置

1.2 开局棋子摆放

接下来我们定义各个角色的棋子，并按照开局的状态摆放这些棋子

val zhang = Chess("张飞", R.drawable.zhangfei, 1, 2)
val cao = Chess("曹操", R.drawable.caocao, 2, 2)
val huang = Chess("黄忠", R.drawable.huangzhong, 1, 2)
val zhao = Chess("赵云", R.drawable.zhaoyun, 1, 2)
val ma = Chess("马超", R.drawable.machao, 1, 2)
val guan = Chess("关羽", R.drawable.guanyu, 2, 1)
val zu = buildList {  repeat(4) { add(Chess("卒$it", R.drawable.zu, 1, 1)) } }

各角色的定义中明确棋子形状，比如“张飞”的长宽比是 2:1，“曹操” 的长宽比是2:2。

接下来定义一个游戏开局：

val gameOpening: List<Triple<Chess, Int, Int>> = buildList {
    add(Triple(zhang, 0, 0)); add(Triple(cao,   1, 0))
    add(Triple(zhao,  3, 0)); add(Triple(huang, 0, 2))
    add(Triple(ma,    3, 2)); add(Triple(guan,  1, 2))
    add(Triple(zu[0], 0, 4)); add(Triple(zu[1], 1, 3))
    add(Triple(zu[2], 2, 3)); add(Triple(zu[3], 3, 4))
}

Triple 的三个成员分别表示棋子以及其在棋盘中的偏移，例如 Triple(cao, 1, 0) 表示曹操开局处于（1,0）坐标。

最后通过下面代码，将 gameOpening 转化为我们所需的 State， 即一个 List<Chess>:

const val boardGridPx = 200 //棋子单位尺寸
fun ChessOpening.toList() =
    map { (chess, x, y) ->
        chess.moveBy(IntOffset(x * boardGridPx, y * boardGridPx))
    }

2. UI渲染，绘制棋局

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有了 List<Chess> 之后，依次绘制棋子，从而完成整个棋局的绘制。

@Composable
fun ChessBoard (chessList: List<Chess>) {
    Box(
        Modifier
            .width(boardWidth.toDp())
            .height(boardHeight.toDp())
    ) {
        chessList.forEach { chess ->
             Image( //棋子图片
                    Modifier
                        .offset { chess.offset } //偏移位置
                        .width(chess.width.toDp()) //棋子宽度
                        .height(chess.height.toDp())) //棋子高度
                    painter = painterResource(id = chess.drawable),
                    contentDescription = chess.name
             )
        }
    }
}

Box 确定棋盘的范围，Image 绘制棋子，并通过 Modifier.offset{ } 将其摆放到正确的位置。

到此为止，我们使用 Compose 绘制了一个静态的开局，接下来就是让棋子跟随手指动起来，这就涉及到 Compose Gesture 的使用了

3. 拖拽棋子，触发状态变化

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Compose 的事件处理也是通过 Modifier 设置的, 例如 Modifier.draggable(), Modifier.swipeable() 等可以做到开箱即用。 华容道的游戏场景中，可以使用 draggable 监听拖拽

3.1 监听手势

1) 使用 draggable 监听手势

棋子可以x轴、y轴两个方向进行拖拽，所以我们分别设置两个 draggable ：

@Composable
fun ChessBoard (
    chessList: List<Chess>,
    onMove: (chess: String, x: Int, y: Int) -> Unit
) {
    Image(
        modifier = Modifier
           ...
           .draggable(//监听水平拖拽
                 orientation = Orientation.Horizontal,
                 state = rememberDraggableState(onDelta = {
                     onMove(chess.name, it.roundToInt(), 0)
                 })
            )
            .draggable(//监听垂直拖拽
                 orientation = Orientation.Vertical,
                 state = rememberDraggableState(onDelta = {
                     onMove(chess.name, 0, it.roundToInt())
                 })
            ),
            ...
    )
}

orientation 用来指定监听什么方向的手势：水平或垂直。 rememberDraggableState保存拖动状态，onDelta 指定手势的回调。 我们通过自定义的 onMove 将拖拽手势的位移信息抛出。

此时有人会问了，draggable 只能监听或者水平或者垂直的拖拽，那如果想监听任意方向的拖拽呢，此时可以使用 detectDragGestures

2) 使用 pointerInput 监听手势

draggable , swipeable 等，其内部都是通过调用 Modifier.pointerInput() 实现的，基于 pointerInput 可以实现更复杂的自定义手势：

fun Modifier.pointerInput(
    key1: Any?,
    block: suspend PointerInputScope.() -> Unit
) : Modifier = composed (...) {
    ...
}

pointerInput 提供了 PointerInputScope，在其中可以使用suspend函数对各种手势进行监听。例如，可以使用 detectDragGestures 监听任意方向的拖拽：

suspend fun PointerInputScope.detectDragGestures(
    onDragStart: (Offset) -> Unit = { },
    onDragEnd: () -> Unit = { },
    onDragCancel: () -> Unit = { },
    onDrag: (change: PointerInputChange, dragAmount: Offset) -> Unit
)

detectDragGestures 也提供了水平、垂直版本供选择，所以在华容道的场景中，也可以使用以下方式进行水平和垂直方向的监听：

@Composable
fun ChessBoard (
    chessList: List<Chess>,
    onMove: (chess: String, x: Int, y: Int) -> Unit
) {
    Image(
        modifier = Modifier
            ...
            .pointerInput(Unit) {
                scope.launch {//监听水平拖拽
                    detectHorizontalDragGestures { change, dragAmount ->
                        change.consumeAllChanges()
                        onMove(chess.name, 0, dragAmount.roundToInt())
                    }
                }
                scope.launch {//监听垂直拖拽
                    detectVerticalDragGestures { change, dragAmount ->
                        change.consumeAllChanges()
                        onMove(chess.name, 0, dragAmount.roundToInt())
                    }
                }
            },
            ...
    )
}

需要注意 detectHorizontalDragGestures 和 detectVerticalDragGestures 是挂起函数，所以需要分别启动协程进行监听，可以类比成多个 flow 的 collect。

3.2 棋子的碰撞检测

获取了棋子拖拽的位移信息后，可以更新棋局状态并最终刷新UI。但是在更新状态之前需要对棋子的碰撞进行检测，棋子的拖拽是有边界的。

碰撞检测的原则很简单：棋子不能越过当前移动方向上的其他棋子。

1) 相对位置判定

首先，需要确定棋子之间的相对位置。 可以使用下面方法，判定棋子A在棋子B的上方：

val Chess.left get() = offset.x
val Chess.right get() = left + width

infix fun Chess.isAboveOf(other: Chess) =
    (bottom <= other.top) && ((left until right) intersect (other.left until other.right)).isNotEmpty()

拆解上述条件表达式，即 棋子A的下边界位于棋子B上边界之上 且 在水平方向上棋子A与棋子B的区域有交集:

比如上面的棋局中，可以得到如下判定结果：

• 曹操 位于 关羽 之上
• 关羽 位于 卒1 黄忠 之上
• 卒1 位于 卒2 卒3 之上

虽然位置上 关羽位于卒2的上方，但是从碰撞检测的角度看，关羽 和 卒2 在x轴方向没有交集，因此 关羽 在y轴方向上的移动不会碰撞到 卒2，

guan.isAboveOf(zu1) == false

同理，其他几种位置关系如下：

infix fun Chess.isToRightOf(other: Chess) =
    (left >= other.right) && ((top until bottom) intersect (other.top until other.bottom)).isNotEmpty()

infix fun Chess.isToLeftOf(other: Chess) =
    (right <= other.left) && ((top until bottom) intersect (other.top until other.bottom)).isNotEmpty()

infix fun Chess.isBelowOf(other: Chess) =
    (top >= other.bottom) && ((left until right) intersect (other.left until other.right)).isNotEmpty()

2) 越界检测

接下来，判断棋子移动时是否越界，即是否越过了其移动方向上的其他棋子或者出界

例如，棋子在x轴方向的移动中检查是否越界：

// X轴方向移动
fun Chess.moveByX(x: Int) = moveBy(IntOffset(x, 0)) 

//检测碰撞并移动
fun Chess.checkAndMoveX(x: Int, others: List<Chess>): Chess {
    others.filter { it.name != name }.forEach { other ->
        if (x > 0 && this isToLeftOf other && right + x >= other.left)
            return moveByX(other.left - right)
        else if (x < 0 && this isToRightOf other && left + x <= other.right)
            return moveByX(other.right - left)
    }
    return if (x > 0) moveByX(min(x, boardWidth - right)) else moveByX(max(x, 0 - left))

}

上述逻辑很清晰：当棋子在x轴方向正移动时，如果碰撞到其右侧的棋子则停止移动；否则继续移动，直至碰撞棋盘边界为止 ，其他方向同理。

3.3 更新棋局状态

综上，获取手势位移信息后，检测碰撞并移动到正确位置，最后更新状态，刷新UI：

val chessList: List<Chess> by remember {
    mutableStateOf(opening.toList())
}
                             
ChessBoard(chessList = chessState) { cur, x, y -> // onMove回调
         chessState = chessState.map { //it: Chess
            if (it.name == cur) {
                if (x != 0) it.checkAndMoveX(x, chessState)
                else it.checkAndMoveY(y, chessState)
            } else { it }
         }
}

4. 主题切换，游戏换肤

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最后，再来看一下如何为游戏实现多套皮肤，用到的是 Compose 的 Theme。

Compose 的 Theme 的配置简单直观，这要得益于它是基于 CompositionLocal 实现的。可以把 CompositionLocal 看做是一个 Composable 的父容器，它有两个特点：

1. 其子 Composable 可以共享 CompositionLocal 中的数据，避免了层层参数传递。
2. 当 CompositionLocal 的数据发生变化时，子 Composable 会自动重组以获取最新数据。

通过 CompositionLocal 的特点，我们可以实现 Compose 的动态换肤：

4.1 定义皮肤

首先，我们定义多套皮肤，也就是棋子的多套图片资源

object DarkChess : ChessAssets {
    override val huangzhong = R.drawable.huangzhong
    override val caocao = R.drawable.caocao
    override val zhaoyun = R.drawable.zhaoyun
    override val zhangfei = R.drawable.zhangfei
    override val guanyu = R.drawable.guanyu
    override val machao = R.drawable.machao
    override val zu = R.drawable.zu
}

object LightChess : ChessAssets {
    //...同上，略
}

object WoodChess : ChessAssets {
    //...同上，略
}

4.2 创建 CompositionLocal

然后创建皮肤的 CompositionLocal， 我们使用 compositionLocalOf 方法创建

internal var LocalChessAssets = compositionLocalOf<ChessAssets> {
    DarkChess
}

此处的 DarkChess 是默认值，但通常不会直接使用，一般我们会通过 CompositionLocalProvider 为 CompositionLocal 创建 Composable 容器，同时设置当前值：

CompositionLocalProvider(LocalChessAssets provides chess) {
     //... 
}

其内部的子Composable共享当前设置的值。

4.3 跟随 Theme 变化切换皮肤

这个游戏中，我们希望将棋子的皮肤加入到整个游戏主题中，并跟随 Theme 变化而切换:

@Composable
fun ComposehuarongdaoTheme(
    theme: Int = 0,
    content: @Composable() () -> Unit
) {

    val (colors, chess) = when (theme) {
        0 -> DarkColorPalette to DarkChess
        1 -> LightColorPalette to LightChess
        2 -> WoodColorPalette to WoodChess
        else -> error("")
    }

    CompositionLocalProvider(LocalChessAssets provides chess) {
        MaterialTheme(
            colors = colors,
            typography = Typography,
            shapes = Shapes,
            content = content
        )
    }

}

定义 theme 的枚举值， 根据枚举获取不同的 colors 以及 ChessAssets, 将 MaterialTheme 置于 LocalChessAssets 内部，MaterialTheme 内的所有 Composalbe 可以共享 MaterialTheme 和 LocalChessAssets 的值。

最后，为 LocalChessAssets 定一个 MaterialTheme 的扩展函数，

val MaterialTheme.chessAssets
    @Composable
    @ReadOnlyComposable
    get() = LocalChessAssets.current

可以像访问 MaterialTheme 的其他属性一样，访问 ChessAssets。

最后

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本文主要介绍了如何使用 Compose 的 Gesture, Theme 等特性快速完成一个华容道小游戏，更多 API 的实现原理，可以参考以下文章：

深入理解 MaterialTheme 与 CompositionLocal

Compose Draggable

代码地址：https://github.com/vitaviva/compose-huarongdao