设计模式在游戏框架设计中的应用

2011-06-13张洁

科技传播 2011年20期

关键词：子类设计模式框架

张洁

成都东软学院，四川成都 611844

设计模式在游戏框架设计中的应用

张洁

成都东软学院，四川成都 611844

设计模式在软件设计中起着非常重要的作用，使用设计模式可以提高软件的可维护性和复用性。模板方法模式是设计模式中常用的一种模式，本文应用该模式设计了一个Windows游戏程序框架，可在不同的视频游戏程序中使用。

设计模式；模板方法模式；Windows游戏；框架

0 引言

“模式”这个词来源于克里斯托夫·亚历山大的《模式语言》(A pattern Language)一书，书中提到：“每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案的核心。这样，你就能一次又一次地使用该方案而不必做重复劳动”。后来,“模式”一词被引入到计算机科学领域，成为软件设计者一直在追求的普遍性原则。设计模式并不是直接用来完成代码的编写，而是描述在各种不同的情况下，要怎么解决问题的一种方案。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。面向对象设计离不开设计模式，游戏开发自然也离不开设计模式。本文应用设计模式中的模板方法模式为不同的Windows视频游戏搭建了一个可复用的框架。

1 模板方法模式介绍

模板方法模式是《设计模式：可复用面向对象软件的基础》一书中描述的23种设计模式中的其中一种，也是最常见的几种模式之一。它在框架设计中得到了广泛的应用。通常我们会遇到这样一个问题：我们知道一个算法所需的关键步骤，并确定了这些步骤的执行顺序。但是某些步骤的具体实现是未知的，或者说某些步骤的实现与具体的环境相关。模板方法模式把我们不知道具体实现的步骤封装成抽象方法，提供一个按正确顺序调用它们的具体方法，构成一个抽象基类。子类通过继承这个抽象基类去实现各个步骤的抽象方法，而工作流程却由父类控制。换句话说，模板方法模式是定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。

2 Windows游戏程序框架设计

要设计一个可以重复使用的Windows游戏程序框架，首先要分析出在游戏程序中哪些操作是稳定的，哪些是变化的。然后用父类封装稳定的算法步骤和框架，而由子类封装可能发生变化的细节，这也正是模板方法模式的精髓。

一款Windows视频游戏程序通常应该遵循三大步骤：

1）初始化系统，准备游戏数据；

2）开始游戏循环：判定状态，并对当前状态进行处理，处理过程包括获取输入、计算并更新数据以及输出；

3）清理数据，释放系统。

也就是说，所有的Windows视频游戏程序的操作过程都是确定的，但是，在这个过程中，某些步骤的具体实现是不确定的。对于不同的游戏，需要初始化的数据不同，在循环中处理输入、更新游戏数据的方式也不同，最后要清除的数据也不同。那么，我们就可以将一个Windows游戏程序中固定的算法骨架放在父类中，而将那些随游戏变化而变化的步骤延迟到子类中再实现。

在具体的程序设计过程中，我们可以定义一个框架类,假设将其命名为CApplication。在该框架类中主要包括以下几个关键函数：定义游戏程序框架的函数Run()，初始化函数Init()、帧处理函数Frame()和清理函数Shutdown()。Run()函数部分关键代码如下所示：

在上述代码中，MyRegisterClass()和InitInstance()是每一个Windows应用程序必须要实现的功能，因此，将它们封装在框架类中。而Init()、Frame()和Shutdown()这3个函数则根据游戏的不同而不同，因此，在框架类中可以将这3个函数定义为纯虚函数，它们的具体实现则延迟到子类中。通过这种方式，我们就达到了利用模板方法模式搭建游戏程序框架的目的。