范羚 蔡琪瑋

【摘 要】 本文完成一個基于開源性游戲框架Cocos2d的塔防類游戲設計，闡述了游戲設計目的，總體規(guī)劃及游戲整體框架設計，并從用戶界面設計和游戲業(yè)務邏輯設計兩方面詳細分析了設計過程，實現了塔防類游戲中所需各類管理器的編程，并最終完成游戲開發(fā)。

【關鍵詞】 Cocos2d 場景 管理器

一、游戲總體設計

1、設計目的和總體規(guī)劃

Cocos2d游戲引擎自帶多種游戲機制，其內部封裝了大量動作和場景方法函數，這些方法對于游戲中使用的各種元素如精靈、場景等的表現形式有較好的實現效果，可以完成游戲元素的展示、碰撞、動作和音樂音效等，在玩法和畫面上，帶給游戲使用者不一樣的體驗。常用的游戲設計方法有：放置方法Place、隱藏方法Hide、顯示方法Show、移動方法MoveTo、跳躍方法JumpTo、放大方法ScaleTo、旋轉方法RotateBy、閃爍方法Blink、速度變化和組合動作等。

Z`在此次游戲機制設計上，采用鼠標進行操作，完成游戲進程中玩家所需的各種功能，比如：建塔、升級、銷毀、控制游戲速度、游戲菜單設計等;在塔種類的設計上，使用盡可能豐富的塔種類，并使不同的塔有不同的素材和屬性，包括建造開銷、血量、攻擊速度和傷害等;不同的敵方怪物也有不同的素材和屬性;在子彈的構造上，將子彈設計為一個單獨的實體類，具有自己的移動和傷害等方法，構造方式相對自由。

2、系統(tǒng)框架設計

本游戲基本系統(tǒng)框架采用Cocos2d進行設計。Cocos2d使用場景樹結構來管理游戲對象，將游戲劃分為不同的場景CCScene，再將場景劃分為不同的層CCLayer。一層可以有任何可見的游戲對象，游戲對象可執(zhí)行Action來修改其屬性。在游戲進行的每個時刻，都存在獨立運行的場景，并且通過在不同場景間切換來完成游戲進程。Cocos2d還使用引用計數來管理內存，本次使用的類都派生自具有引用計數機制的CCObject。其中CCApplication負責游戲平臺的初始化和消息處理等。CCDirector用來管理場景，切換場景，游戲暫停，初始化等。CCNode是游戲中最重要的節(jié)點類對象，任何可見或不可見的游戲邏輯對象都是一個節(jié)點。CCAction是動作類，完成修改CCNode相關屬性，如位置，旋轉，縮放等。CCScene是場景類，可獨立運行，包括可見的怪物，地形和不可見的邏輯腳本等。CCLayer是場景中的圖層類，游戲場景包含多個層，如HUD圖層，游戲對象圖層，背景圖層，天空圖層等。圖層是可以繪制的區(qū)域，可以添加UI，Sprite和其他對象。此外，該層還接收輸入消息，該消息可以處理圖層類中的輸入消息，與CCScene一樣，CCLayer是CCNode的子類，CCAction也可用于修改其屬性。

二、游戲功能設計

1、用戶界面邏輯設計

本次在設計塔防類游戲用戶界面時，使用用戶界面與業(yè)務邏輯分離的思想。用戶界面模塊用來接收用戶輸入及呈現數據，包括有可以實現游戲功能導航的主菜單界面，實現關卡地圖的展示和關卡選擇的關卡界面，用來展示怪物的怪物圖鑒界面，及游戲主界面。業(yè)務邏輯模塊功能是根據用戶需求處理數據。

2、游戲業(yè)務邏輯設計

一般游戲引擎在對業(yè)務邏輯的處理上是使用一個死循環(huán)，當游戲運行時，根據游戲實時實現的情況，進行實時顯示，不斷刷新界面，使用update_game（）和display_game（）函數進行處理。玩家在游戲中所看到的界面，聽到的音樂，以及一些輸入和觸動等，在游戲邏輯實現上就是這樣的一個循環(huán)，游戲運行過程中，該循環(huán)一直在進行，并同步處理玩家事件。所有游戲邏輯都在這個主循環(huán)中實現，使用Cocos2d游戲引擎中Main.cpp的CCApplication：： sharedApplication （）->run（）進入游戲循環(huán)。Windows系統(tǒng)屬于消息驅動，這個死循環(huán)就是用來處理windows消息循環(huán)，并在其中處理FPS邏輯，消息分發(fā)等。本文使用CCDirector：：sharedDirector（）->mainLoop（）作為Cocos2d的主循環(huán)，由導演CCDirector負責維護。從此處進入Cocos2d，一旦進入主循環(huán)，程序就開始執(zhí)行游戲邏輯。

本次設計的游戲邏輯主要有：游戲菜單邏輯，游戲界面邏輯，游戲數據管理器，防御塔管理器，怪物管理器，子彈管理器和卡片管理器（功能管理）。

在游戲菜單邏輯中，一般游戲主要有2條功能分支，單機模式和對戰(zhàn)模式，且單機模式和對戰(zhàn)模式最終都指向游戲界面，本文主要實現單機模式。游戲界面是公共模塊，提取公共模塊，只需要進行數據和類型狀態(tài)的區(qū)分，就能很好的進行代碼上的規(guī)劃。

游戲界面流程從加載游戲數據開始，接下來繪制UI界面，創(chuàng)建各類管理器，進入游戲循環(huán)，直至用戶結束游戲。其中，在游戲界面邏輯中最重要的是游戲循環(huán)模塊，游戲引擎已經做好了封裝，開發(fā)者要關心的是游戲數據管理、UI界面、各類實體管理器（防御塔管理器、敵人管理器等）。

游戲邏輯包括游戲循環(huán)、消息機制和定時器，各類實體對象邏輯都離不開這三個部分。本文設計的塔防類游戲的各類實體管理器包括有：用來管理游戲全局數據的游戲數據管理器，通過定時器，獲取子彈接口，發(fā)射子彈，及對塔防進行升級、出售等功能性操作的防御塔管理器，對游戲數據和怪物進行管理的怪物管理器，提供獲取子彈接口，管理子彈的容器的子彈管理器，提供防御塔功能性接口，對防御塔進行功能性管理的卡片管理器。

三、具體實現過程

1、防御塔管理器

防御塔類管理器具有成員屬性：攻擊力和攻速;成員方法包括尋找攻擊目標和攻擊等。防御塔也有對應的防御塔管理器，負責存儲管理已建造的防御塔。在防御塔類中，定時器時間間隔就是攻擊速度，定時調用攻擊敵人的一系列方法。

2、怪物管理器

怪物的業(yè)務邏輯封裝在怪物管理器中，設計時，需先創(chuàng)建怪物列表，再創(chuàng)建定時器，在游戲場景運行過程中，通過定時器每隔一定時間，產生新的怪物，產生的怪物屬性需從.json文件中讀取并創(chuàng)建，包括怪物ID，血量，移動速度，攻擊力，素材路徑等。

3、卡片管理器（功能管理）

防御塔對應的功能操作在卡片管理器，點擊防御塔，會調用防御塔按鈕回調函數，彈出/隱藏卡片管理器界面，在此界面上實現對防御塔的升級和出售等操作。

4、資源管理器

資源管理器負責存儲和管理游戲所需的游戲信息，在游戲場景創(chuàng)建時，讀取對應的.json 文件。資源管理器是一個單例類，能在任何場景中調用，方便游戲信息的處理。資源管理器應包括游戲地圖信息，敵方怪物信息和防御塔信息等屬性，且具有相應的成員方法：獲取地圖信息，獲取怪物信息，獲取防御塔信息等。

5、游戲場景邏輯

創(chuàng)建游戲場景后，由導演負責執(zhí)行場景，執(zhí)行中場景的定時器會生效，定時器定時回調場景update（ ）函數，并且自定義定時器將調用對象及各管理器的自定義回調函數;游戲的邏輯，包括勝利和失敗條件也是在場景的update函數中進行判定：當擊敗怪物數量達到該地圖關卡指定最大數量時，游戲獲勝;當目標血量小于或等于0時，游戲失敗。

6、游戲運行結果

游戲菜單是游戲的第一個界面，該界面將引導玩家選擇游戲模式及功能，有單機模式、對戰(zhàn)模式等。在單機模式下，玩家在游戲主界面進行選擇關卡，游戲可提供選擇豐富的游戲主題和關卡。在游戲具體場景中，玩家可以通過消耗金幣，建造防御塔，以防御怪物入侵，游戲中使用的地圖則是采用TiledMap格子地圖構建。

在本次游戲開發(fā)過程中，較為常見的bug是資源加載問題，程序運行過程中若加載不到對應的資源，一般會導致程序的崩潰，若調用到了空資源，系統(tǒng)就會產生崩潰。出現這類問題時，應通過核對對應模塊的資源加載代碼和對應路徑資源來解決。另一個較為棘手的問題是內存問題，一般這種問題是由內存管理不當引起的。Cocos2d有自己的資源管理系統(tǒng)，通過引用計數的機制，自動管理并釋放內存資源。在手動管理資源中，應考慮系統(tǒng)的自動內存管理機制，加入對應的功能性代碼，以避免和自動內存管理機制起沖突，引發(fā)意料之外的bug。針對這種情況，最好是盡量在編碼過程中避免出現邏輯上漏洞，加強對內存的合理管理。

四、小結

本文實現了基于Cocos2d的塔防類游戲設計，主要介紹了系統(tǒng)框架的設計以及游戲功能設計。在系統(tǒng)框架設計中，詳細說明了設計的總體思路，并以此為基礎框架，完成游戲功能上的設計，主要有：用戶界面與邏輯設計，各類管理器設計?；贑ocos2d游戲引擎的游戲業(yè)務邏輯設計能比較直觀地展現Cocos2d游戲引擎在游戲開發(fā)中的應用，為其他基于Cocos2d的塔防類游戲設計提供參考。

【參考文獻】

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作者簡介：范羚（1977-），女，廈門工學院電子信息工程系，講師，，研究方向：信號與信息處理。