中山大学3D游戏设计读书笔记 unity3D Note1

本文主要针对unity的基本概念做出介绍，并通过几个简易的代码实验基础功能，文末利用GUI实现井字棋小游戏。

一、简答题

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1.解释游戏对象（GameObjects）和资源（Assets）的区别与联系。

游戏对象： 游戏中的每个对象都是一个游戏对象。然而，游戏对象自己不做任何事。他们需要专有属性，才可以成为一个角色，一个环境，或一个特殊效果。游戏对象是一种容器。根据你要创建的对象性质，添加不同的组件组合到游戏对象中。想象一个游戏对象是一口锅，组件是不同的作料，它们构成了你的游戏食谱。游戏对象更加像是多个资源的整理合并起来的具体表现。

资源： 游戏会用到的资源，比如，模型文件，贴图文件，声音文件，脚本文件等等。资源可以作为模板，可实例化成游戏中具体的对象。资源之中可以包含多个游戏对象的类别，当需要使用时可直接添加到场景处。资源是可以被多个对象使用的，本身也可以进行实例化。对比起对象，资源更像是集成的可扩展的模板包。

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2.下载几个游戏案例，分别总结资源、对象组织的结构（指资源的目录组织结构与游戏对象树的层次结构）

 查看了几个游戏案例后，资源的目录组织结构基本包括Prefabs预设，resources动态加载的资源文件，Scenes场景文件，Scenes场景文件，Scripts脚本代码文件，Sounds音效文件，Textures所有的贴图等等…而游戏对象树类似于多个父子继承关系，一个游戏对象往往是包括了多个子对象。

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3.编写一个代码，使用 debug 语句来验证 MonoBehaviour 基本行为或事件触发的条件。基本行为包括 Awake() Start() Update() FixedUpdate() LateUpdate()常用事件包括 OnGUI() OnDisable() OnEnable()

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

public class NewBehaviourScript1 : MonoBehaviour {

    void Awake()
    {
        Debug.Log("Awake!");
    }
    void Start()
    {
        Debug.Log("Start!");
    }

    void Update()
    {
        Debug.Log("Update!");
    }
    void FixedUpdate()
    {
        Debug.Log("FixedUpdate!");
    }
    void LateUpdate()
    {
        Debug.Log("LateUpdate!");
    }
    void Reset()
    {
        Debug.Log("Reset!");
    }
    void OnGUI()
    {
        Debug.Log("onGUI!");
    }
    void OnDisable()
    {
        Debug.Log("onDisable!");
    }
    void OnDestroy()
    {
        Debug.Log("onDestroy!");
    }
}

解释：

• Awake：用于在游戏开始之前初始化变量或游戏状态。在脚本整个生命周期内它仅被调用一次.Awake在所有对象被初始化之后调用。
• Start：仅在Update函数第一次被调用前调用。Start在behaviour的生命周期中只被调用一次。
• FixedUpdate：固定帧更新，更新频率默认为0.02s。
• Update：正常帧更新，用于更新逻辑，每一帧都执行。FixedUpdate比较适用于物理引擎的计算，因为是跟每帧渲染有关。Update就比较适合做控制。
• LateUpdate：在所有Update函数调用后被调用，和fixedupdate一样都是每一帧都被调用执行，这可用于调整脚本执行顺序。
• OnGUI：在渲染和处理GUI事件时调用。这意味着OnGUI也是每帧执行一次。
• Reset：在用户点击检视面板的Reset按钮或者首次添加该组件时被调用。
• OnDisable：当物体被销毁时 OnDisable将被调用，并且可用于任意清理代码。脚本被卸载时，OnDisable将被调用，OnEnable在脚本被载入后调用。
• OnDestroy：当MonoBehaviour将被销毁时，这个函数被调用。OnDestroy只会在预先已经被激活的游戏物体上被调用。

效果截图如下

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4.查找脚本手册，了解GameObject，Transform，Component 对象

A.分别翻译官方对三个对象的描述（Description)

• GameObject: 游戏中的每个对象都是一个游戏对象(GameObject)。然而，游戏对象(GameObjects)本身不做任何事情。它们需要特殊属性(special properties)才能成为一个角色、一种环境或者一种特殊效果。
• Transform：变换(Transforms)是每个游戏对象(GameObject)的关键组件(Component)。它们决定游戏对象 (GameObject)的位置、旋转方式及缩放。
• Reset：在游戏中，组件(Components)就是对象和行为的螺栓与螺母，它们是每个游戏对象 (GameObject)的功能零件。

B.描述下图中table对象（实体）的属性、table的Transform的属性、table的部件。本题目要求是把可视化图形编程界面与 Unity API 对应起来，当你在Inspector面板上每一个内容，应该知道对应 API。

  table 的对象是GameObject，第一个选择框是 activeSelf属性，第二个选择框是Transform属性，第三个选择框是Mesh Filter筛网过滤器属性，第四个选择框是Box Collider属性，第五个选择框是Mesh Renderer筛网渲染器属性，第六个选择框是Default-Material属性。
  其中table的Transform属性有Position X为0、Y为0、Z为0，Rotation X为0、Y为0、Z为0，Scale X为1、Y为1、Z为1。

C.用 UML 图描述 三者的关系（请使用 UMLet 14.1.1 stand-alone版本画图）

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5.整理相关学习资料，编写简单代码验证以下技术的实现：

A.查找对象

• 通过对象名称public static GameObject Find(string name);通过名字寻找对象并返回它，只返回active GameObject，如果没有GameObject，则返回null。如果名称内包含“/”字符，会当做是hierarchy中的一个路径名。

void Awake()
    {
        Debug.Log("Awake!");
    }
    void Start()
    {
        Debug.Log("Start!");
        var cube = GameObject.Find("chair1");
        if (cube != null)
        {
            Debug.Log("find chir1");
        }
}

• 通过标签获取单个游戏对象public static GameObject FindWithTag(string tag))返回一个用tag做标识的活动的对象，如果没有找到则为null。
• 通过标签获取多个游戏对象public static GameObject[] FindGameObjectsWithTag(string tag);返回一个用tag做标识的游戏对象的数组，如果没有找到对象则返回空数组。
• 通过类型获取单个游戏对象public static GameObject[] FindObjectOfType(string type);返回第一个类型为type的活动的对象，如果没有找到则为null。
• 通过类型获取多个游戏对象 返回一个类型为type的游戏对象的数组，如果没有找到对象则返回空数组。public static GameObject[] FindObjectsOfType(string type);

B.添加子对象

public static GameObject CreatePrimitive(PrimitiveType type);
void Start()
    {
        Debug.Log("Start!");
        var cube = GameObject.Find("Cube");
        if (cube != null)
        {
            Debug.Log("find chir1");
        }
        GameObject temp = GameObject.CreatePrimitive(PrimitiveType.Cube);
        temp.transform.parent = cube.transform;
        temp.transform.position = new Vector3(2, 1, 1);
}

C.遍历对象树

foreach (Transform child in transform) {
            Debug.Log(child.position);
        }

D.清除所有子对象

foreach (Transform child in transform) {
    Destroy(child.gameObject);
}

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6.资源预设（Prefabs）与 对象克隆 (clone)

A.预设（Prefabs）有什么好处？

 预设是一个非常容易复用的类模板，可以迅速方便创建大量相同属性的对象、操作简单，代码量少，减少出错概率。

B.预设与对象克隆(clone or copy or Instantiate of Unity Object)关系？

 预设可以使修改的复杂度降低，一旦需要修改所有相同属性的对象，只需要修改预设即可，所有通过预设实例化的对象都会做出相应变化。而克隆只是复制一个一模一样的对象，这个对象独立于原来的对象，在修改的过程中不会影响原有的对象，这样不方便整体改动。

C.制作 table 预制，写一段代码将 table 预制资源实例化成游戏对象

 void Start()
    {
        Debug.Log("Start!");
        GameObject cube = GameObject.CreatePrimitive(PrimitiveType.Cube);
        cube.name = "a cube";
        cube.transform.position = new Vector3(0, 1, 2);
        cube.transform.parent = this.transform;
    }

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7. 尝试解释组合模式（Composite Pattern / 一种设计模式），使用 BroadcastMessage() 方法 向子对象发送消息

 组合模式（Composite Pattern），又叫部分整体模式，是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。组合模式依据树形结构来组合对象，用来表示部分以及整体层次。这种类型的设计模式属于结构型模式，它创建了对象组的树形结构。这种模式创建了一个包含自己对象组的类。该类提供了修改相同对象组的方式。组合模式是将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，它使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

void test()
{
    Debug.Log("test_for_BroadcastMessage!!");
}
void Start()
{
    this.BroadcastMessage("test");
}

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二. 编程实践，小游戏

• 游戏内容： 井字棋 或 贷款计算器 或 简单计算器 等等
• 技术限制： 仅允许使用IMGUI 构建 UI
• 作业目的： 提升 debug 能力，提升阅读 API 文档能力

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

public class NewBehaviourScript : MonoBehaviour {
    public GUISkin guiSkin;//调整gui样式
    private int turn = 1;//轮到那一个人下棋的回合
    int[][] space = new int[3][] {new int[3], new int[3], new int[3]};
    // Use this for initialization
    void Start () {
        Debug.Log("start game!");
    }
    private void reset()
    {
        turn = 1;
        for(int i = 0; i < 3; i++)
        {
            for(int j = 0; j < 3; j++)
            {
                space[i][j] = 0;
            }
        }
        Debug.Log("reset is running");
    }
    //0表示未分出胜负，1表示玩家O获胜，-1表示玩家X获胜
    private int gameOver()
    {
        //横线获胜
        for (int i = 0; i < 3; i++)
        {
            if(space[i][0] != 0 && space[i][0] == space[i][1] && space[i][1] == space[i][2])
            {
                return space[i][0];
            }
        }
        //纵线获胜
        for (int i = 0; i < 3; i++)
        {
            if(space[0][i] != 0 && space[0][i] == space[1][i] && space[1][i] == space[2][i])
            {
                return space[0][i];
            }
        }
        //斜线获胜
        if(space[1][1] != 0 && space[0][0] == space[1][1] && space[1][1] == space[2][2])
        {
            return space[1][1];
        }
        else if(space[1][1] != 0 && space[2][0] == space[1][1] && space[1][1] == space[0][2])
        {
            return space[1][1];
        }
        return 0; //尚未分出胜负
    }
    void OnGUI()
    {
        GUI.skin = guiSkin;
        GUI.Box(new Rect(200, 30, 320, 370), "Tic-Tac-Toe");
        if (GUI.Button(new Rect(310, 365, 100, 35), "Reset"))
            reset();
        for (int i = 0; i < 3; i++)
        {
            for (int j = 0; j < 3; j++)
            {
                if(space[i][j] == 1)
                {
                    GUI.Button(new Rect(210+i * 100, 60+j * 100, 100, 100), "O");
                }
                else if(space[i][j] == 2)
                {
                    GUI.Button(new Rect(210+i * 100, 60+j * 100, 100, 100), "X");
                }

                if (GUI.Button(new Rect(210+i * 100, 60+j * 100, 100, 100), ""))
                { 
                    if(gameOver() == 0)
                    {
                        if(turn == 1)
                        {
                            space[i][j] = 1;
                            turn = 2;
                        }
                        else
                        {
                            space[i][j] = 2;
                            turn = 1;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        if (gameOver() == 0)
        {
            GUI.Box(new Rect(310, 0, 100, 27), "Draw!");
        }
        else if(gameOver() == 1)
        {
            GUI.Box(new Rect(310, 0, 100, 27), "O win!");
        }
        else if(gameOver() == 2)
        {
            GUI.Box(new Rect(310, 0, 100, 27), "X win!");
        }
    }
}

游戏效果如下图所示：

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