游戏编程模式

游戏开发一直是热门的领域，掌握良好的游戏编程模式是开发人员的应备技能。本书细致地讲解了游戏开发需要用到的各种编程模式，并提供了丰富的示例。
全书共分20章，通过三大部分内容全面介绍了与游戏编程模式相关的各类知识点。首部分介绍了基础知识和框架；第二部分深入探索设计模式，并介绍了模式与游戏开发之间的关联；第三部分介绍了13种有效的游戏设计模式。
本书提供了丰富的代码示例，通过理论和代码示例相结合的方式帮助读者更好地学习。无论是游戏领域的设计人员、开发人员，还是想要进入游戏开发领域的学生和普通程序员，都可以阅读本书。

Robert Nystrom是一位拥有2 0 年以上职业编程经验的开发者，而他在其中大概一半的时间从事游戏开发。在艺电（El e c t r o n i c Arts）的8年时间里，他曾参与劲爆美式足球（Madden）系列这样庞大的项目，也曾投身于亨利·海茨沃斯大冒险（Henry Hatsworth in the Puzzling Adventure）这样稍小规模的游戏开发之中。他所开发的游戏遍及PC、GameCube、PS2、XBox、X360以及DS平台。但他引以为傲的，是为开发者们提供了开发工具和共享库。他热衷于寻求易用的、漂亮的代码来延伸和增强开发者们的创造力。Robert与他的妻子和两个女儿定居于西雅图，在那里你很有可能会见到他正在为朋友们下厨，或者在为他们上啤酒。

第1篇　概述
第1章　架构，性能和游戏　3
1．1　什么是软件架构　3
1．1．1　什么是好的软件架构　3
1．1．2　你如何做出改变　4
1．1．3　我们如何从解耦中受益　5
1．2　有什么代价　5
1．3　性能和速度　6
1．4　坏代码中的好代码　7
1．5　寻求平衡　8
1．6　简单性　9
1．7　准备出发　9
第2篇　再探设计模式
第2章　命令模式　13
2．1　配置输入　14
2．2　关于角色的说明　16
2．3　撤销和重做　18
2．4　类风格化还是函数风格化　21
2．5　参考　22
第3章　享元模式　23
3．1　森林之树　23
3．2　一千个实例　25
3．3　享元模式　26
3．4　扎根之地　26
3．5　性能表现如何　30
3．6　参考　31
第4章　观察者模式　33
4．1　解锁成就　33
4．2　这一切是怎么工作的　34
4．2．1　观察者　35
4．2．2　被观察者　35
4．2．3　可被观察的物理模块　37
4．3　它太慢了　38
4．4　太多的动态内存分配　39
4．4．1　链式观察者　39
4．4．2　链表节点池　42
4．5　余下的问题　43
4．5．1　销毁被观察者和观察者　43
4．5．2　不用担心，我们有GC　44
4．5．3　接下来呢　44
4．6　观察者模式的现状　45
4．7　观察者模式的未来　46
第5章　原型模式　47
5．1　原型设计模式　47
5．1．1　原型模式效果如何　50
5．1．2　生成器函数　51
5．1．3　模板　51
5．1．4　头等公民类型（First-class types）　52
5．2　原型语言范式　52
5．2．1　Self 语言　53
5．2．2　结果如何　54
5．2．3　JavaScript如何　55
5．3　原型数据建模　57
第6章　单例模式　61
6．1　单例模式　61
6．1．1　确保一个类只有一个实例　61
6．1．2　提供一个全局指针以访问唯一实例　62
6．2　使用情境　63
6．3　后悔使用单例的原因　65
6．3．1　它是一个全局变量　65
6．3．2　它是个画蛇添足的解决方案　66
6．3．3　延迟初始化剥离了你的控制　67
6．4　那么我们该怎么做　68
6．4．1　看你究竟是否需要类　68
6．4．2　将类限制为单一实例　70
6．4．3　为实例提供便捷的访问方式　71
6．5　剩下的问题　73
第7章　状态模式　75
7．1　我们曾经相遇过　75
7．2　救星：有限状态机　78
7．3　枚举和分支　79
7．4　状态模式　82
7．4．1　一个状态接口　82
7．4．2　为每一个状态定义一个类　83
7．4．3　状态委托　84
7．5　状态对象应该放在哪里呢　84
7．5．1　静态状态　84
7．5．2　实例化状态　85
7．6　进入状态和退出状态的行为　86
7．7　有什么收获吗　88
7．8　并发状态机　88
7．9　层次状态机　89
7．10　下推自动机　91
7．11　现在知道它们有多有用了吧　92
第3篇　序列型模式
第8章　双缓冲　95
8．1　动机　95
8．1．1　计算机图形系统是如何工作的（概述）　95
8．1．2　第一幕，第一场　96
8．1．3　回到图形上　97
8．2　模式　98
8．3　使用情境　98
8．4　注意事项　98
8．4．1　交换本身需要时间　98
8．4．2　我们必须有两份缓冲区　99
8．5　示例代码　99
8．5．1　并非只针对图形　102
8．5．2　人工非智能　102
8．5．3　缓存这些巴掌　106
8．6　设计决策　107
8．6．1　缓冲区如何交换　107
8．6．2　缓冲区的粒度如何　109
8．7　参考　110
第9章　游戏循环　111
9．1　动机　111
9．1．1　CPU探秘　111
9．1．2　事件循环　112
9．1．3　时间之外的世界　113
9．1．4　秒的长短　113
9．2　模式　114
9．3　使用情境　114
9．4　使用须知　114
9．5　示例代码　115
9．5．1　跑，能跑多快就跑多快　115
9．5．2　小睡一会儿　115
9．5．3　小改动，大进步　116
9．5．4　把时间追回来　118
9．5．5　留在两帧之间　119
9．6　设计决策　120
9．6．1　谁来控制游戏循环，你还是平台　121
9．6．2　你如何解决能量耗损　121
9．6．3　如何控制游戏速度　122
9．7　参考　123
第10章　更新方法　125
10．1　动机　125
10．2　模式　127
10．3　使用情境　128
10．4　使用须知　128
10．4．1　将代码划分至单帧之中使其变得更加复杂　128
10．4．2　你需要在每帧结束前存储游戏状态以便下一帧继续　128
10．4．3　所有对象都在每帧进行模拟，但并非真正同步　129
10．4．4　在更新期间修改对象列表时必须谨慎　129
10．5　示例代码　130
10．5．1　子类化实体　132
10．5．2　定义实体　132
10．5．3　逝去的时间　135
10．6　设计决策　136
10．6．1　update方法依存于何类中　136
10．6．2　那些未被利用的对象该如何处理　137
10．7　参考　137
第4篇　行为型模式
第11章　字节码　141
11．1　动机　141
11．1．1　魔法大战　141
11．1．2　先数据后编码　142
11．1．3　解释器模式　142
11．1．4　虚拟机器码　145
11．2　字节码模式　145
11．3　使用情境　145
11．4　使用须知　146
11．4．1　你需要个前端界面　146
11．4．2　你会想念调试器的　147
11．5　示例　147
11．5．1　法术API　147
11．5．2　法术指令集　148
11．5．3　栈机　149
11．5．4　组合就能得到行为　153
11．5．5　一个虚拟机　155
11．5．6　语法转换工具　155
11．6　设计决策　157
11．6．1　指令如何访问堆栈　157
11．6．2　应该有哪些指令　158
11．6．3　值应当如何表示　158
11．6．4　如何生成字节码　161
11．7　参考　162
第12章　子类沙盒　163
12．1　动机　163
12．2　沙盒模式　165
12．3　使用情境　165
12．4　使用须知　165
12．5　示例　166
12．6　设计决策　168
12．6．1　需要提供什么操作　168
12．6．2　是直接提供函数，还是由包含它们的对象提供　169
12．6．3　基类如何获取其所需的状态　170
12．7　参考　173
第13章　类型对象　175
13．1　动机　175
13．1．1　经典的面向对象方案　175
13．1．2　一个类的类　177
13．2　类型对象模式　178
13．3　使用情境　179
13．4　使用须知　179
13．4．1　类型对象必须手动跟踪　179
13．4．2　为每个类型定义行为更困难　179
13．5　示例　180
13．5．1　构造函数：让类型对象更加像类型　181
13．5．2　通过继承共享数据　183
13．6　设计决策　185
13．6．1　类型对象应该封装还是暴露　186
13．6．2　持有类型对象如何创建　187
13．6．3　类型能否改变　187
13．6．4　支持何种类型的派生　188
13．7　参考　189
第5篇　解耦型模式
第14章　组件模式　193
14．1　动机　193
14．1．1　难题　194
14．1．2　解决难题　194
14．1．3　宽松的末端　194
14．1．4　捆绑在一起　195
14．2　模式　196
14．3　使用情境　196
14．4　注意事项　196
14．5　示例代码　197
14．5．1　一个庞大的类　197
14．5．2　分割域　198
14．5．3　分割其余部分　200
14．5．4　重构Bjorn　202
14．5．5　删掉Bjorn　204
14．6　设计决策　206
14．6．1　对象如何获得组件　206
14．6．2　组件之间如何传递信息　207
14．7　参考　210
第15章　事件队列　211
15．1　动机　211
15．1．1　用户图形界面的事件循环　211
15．1．2　中心事件总线　212
15．1．3　说些什么好呢　213
15．2　事件队列模式　215
15．3　使用情境　215
15．4　使用须知　215
15．4．1　中心事件队列是个全局变量　216
15．4．2　游戏世界的状态任你掌控　216
15．4．3　你会在反馈系统循环中绕圈子　216
15．5　示例代码　217
15．5．1　环状缓冲区　219
15．5．2　汇总请求　222
15．5．3　跨越线程　223
15．6　设计决策　224
15．6．1　入队的是什么　224
15．6．2　谁能从队列中读取　224
15．6．3　谁可以写入队列　225
15．6．4　队列中对象的生命周期是什么　226
15．7　参考　227
第16章　服务定位器　229
16．1　动机　229
16．2　服务定位器模式　230
16．3　使用情境　230
16．4　使用须知　231
16．4．1　服务必须被定位　231
16．4．2　服务不知道被谁定位　231
16．5　示例代码　231
16．5．1　服务　231
16．5．2　服务提供器　232
16．5．3　简单的定位器　232
16．5．4　空服务　233
16．5．5　日志装饰器　235
16．6　设计决策　236
16．6．1　服务是如何被定位的　236
16．6．2　当服务不能被定位时发生了什么　239
16．6．3　服务的作用域多大　240
16．7　其他参考　241
第6篇　优化型模式
第17章　数据局部性　245
17．1　动机　245
17．1．1　数据仓库　246
17．1．2　CPU的托盘　247
17．1．3　等下，数据即性能　248
17．2　数据局部性模式　249
17．3　使用情境　249
17．4　使用须知　250
17．5　示例代码　250
17．5．1　连续的数组　251
17．5．2　包装数据　255
17．5．3　热/冷分解　258
17．6　设计决策　260
17．6．1　你如何处理多态　260
17．6．2　游戏实体是如何定义的　261
17．7　参考　263
第18章　脏标记模式　265
18．1　动机　265
18．1．1　局部变换和世界变换　266
18．1．2　缓存世界变换　267
18．1．3　延时重算　268
18．2　脏标记模式　269
18．3　使用情境　269
18．4　使用须知　270
18．4．1　延时太长会有代价　270
18．4．2　必须保证每次状态改动时都设置脏标记　271
18．4．3　必须在内存中保存上次的衍生数据　271
18．5　示例代码　271
18．5．1　未优化的遍历　272
18．5．2　让我们“脏”起来　273
18．6　设计抉择　275
18．6．1　何时清除脏标记　275
18．6．2　脏标记追踪的粒度多大　276
18．7　参考　276
第19章　对象池　277
19．1　动机　277
19．1．1　碎片化的害处　277
19．1．2　二者兼顾　278
19．2　对象池模式　278
19．3　使用情境　279
19．4　使用须知　279
19．4．1　对象池可能在闲置的对象上浪费内存　279
19．4．2　任意时刻处于存活状态的对象数目恒定　279
19．4．3　每个对象的内存大小是固定的　280
19．4．4　重用对象不会被自动清理　281
19．4．5　未使用的对象将占用内存　281
19．5　示例代码　281
19．6　设计决策　287
19．6．1　对象是否被加入对象池　287
19．6．2　谁来初始化那些被重用的对象　288
19．7　参考　290
第20章　空间分区　291
20．1　动机　291
20．1．1　战场上的部队　291
20．1．2　绘制战线　292
20．2　空间分区模式　293
20．3　使用情境　293
20．4　使用须知　293
20．5　示例代码　293
20．5．1　一张方格纸　294
20．5．2　相连单位的网格　294
20．5．3　进入战场　296
20．5．4　刀光剑影的战斗　297
20．5．5　冲锋陷阵　298
20．5．6　近在咫尺，短兵相接　299
20．6　设计决策　302
20．6．1　分区是层级的还是扁平的　302
20．6．2　分区依赖于对象集合吗　302
20．6．3　对象只存储在分区中吗　304
20．7　参考　305