設計模式在游戲框架設計中的應用

張 潔

成都東軟學院，四川成都 611844

設計模式在游戲框架設計中的應用

張 潔

成都東軟學院，四川成都 611844

設計模式在軟件設計中起著非常重要的作用，使用設計模式可以提高軟件的可維護性和復用性。模板方法模式是設計模式中常用的一種模式，本文應用該模式設計了一個Windows游戲程序框架，可在不同的視頻游戲程序中使用。

設計模式；模板方法模式；Windows游戲；框架

0 引言

“模式”這個詞來源于克里斯托夫·亞歷山大的《模式語言》(A pattern Language)一書，書中提到：“每一個模式描述了一個在我們周圍不斷重復發生的問題，以及該問題的解決方案的核心。這樣，你就能一次又一次地使用該方案而不必做重復勞動”。后來,“模式”一詞被引入到計算機科學領域，成為軟件設計者一直在追求的普遍性原則。設計模式并不是直接用來完成代碼的編寫，而是描述在各種不同的情況下，要怎么解決問題的一種方案。使用設計模式是為了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。面向對象設計離不開設計模式，游戲開發自然也離不開設計模式。本文應用設計模式中的模板方法模式為不同的Windows視頻游戲搭建了一個可復用的框架。

1 模板方法模式介紹

模板方法模式是《設計模式：可復用面向對象軟件的基礎》一書中描述的23種設計模式中的其中一種，也是最常見的幾種模式之一。它在框架設計中得到了廣泛的應用。通常我們會遇到這樣一個問題：我們知道一個算法所需的關鍵步驟，并確定了這些步驟的執行順序。但是某些步驟的具體實現是未知的，或者說某些步驟的實現與具體的環境相關。模板方法模式把我們不知道具體實現的步驟封裝成抽象方法，提供一個按正確順序調用它們的具體方法，構成一個抽象基類。子類通過繼承這個抽象基類去實現各個步驟的抽象方法，而工作流程卻由父類控制。換句話說，模板方法模式是定義一個操作中的算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類中。

2 Windows游戲程序框架設計

要設計一個可以重復使用的Windows游戲程序框架，首先要分析出在游戲程序中哪些操作是穩定的，哪些是變化的。然后用父類封裝穩定的算法步驟和框架，而由子類封裝可能發生變化的細節，這也正是模板方法模式的精髓。

一款Windows視頻游戲程序通常應該遵循三大步驟：

1）初始化系統，準備游戲數據；

2）開始游戲循環：判定狀態，并對當前狀態進行處理，處理過程包括獲取輸入、計算并更新數據以及輸出；

3）清理數據，釋放系統。

也就是說，所有的Windows視頻游戲程序的操作過程都是確定的，但是，在這個過程中，某些步驟的具體實現是不確定的。對于不同的游戲，需要初始化的數據不同，在循環中處理輸入、更新游戲數據的方式也不同，最后要清除的數據也不同。那么，我們就可以將一個Windows游戲程序中固定的算法骨架放在父類中，而將那些隨游戲變化而變化的步驟延遲到子類中再實現。

在具體的程序設計過程中，我們可以定義一個框架類,假設將其命名為CApplication。在該框架類中主要包括以下幾個關鍵函數：定義游戲程序框架的函數Run()，初始化函數Init()、幀處理函數Frame()和清理函數Shutdown()。Run()函數部分關鍵代碼如下所示：

在上述代碼中，MyRegisterClass()和InitInstance()是每一個Windows應用程序必須要實現的功能，因此，將它們封裝在框架類中。而Init()、Frame()和Shutdown()這3個函數則根據游戲的不同而不同，因此，在框架類中可以將這3個函數定義為純虛函數，它們的具體實現則延遲到子類中。通過這種方式，我們就達到了利用模板方法模式搭建游戲程序框架的目的。

3 結論

本文采用模板方法模式搭建了一個程序框架，該框架可用于開發不同的Windows視頻游戲，減少了游戲程序設計中的重復性工作。

[1]Erich Gamm, Richard Helm, Ralph Johnson, John Vlissides著.設計模式：可復用面向對象軟件的基礎.機械工業出版社，2000，6.

[2][美]Jim Adams著.DirectX角色扮演游戲編程.黃際洲，劉剛譯.重慶大學出版社，2006，2.

[3]程杰.大話設計模式.清華大學出版社，2007，12.

[4][美]Robert C. Martin著.敏捷軟件開發：原則、模式與實踐.鄧輝，譯.清華大學出版社，2003，9.

TP31

A

1674-6708（2011）53-0171-01

張潔，助教，研究方向：圖形圖像處理，游戲程序設計