Android游戲開發入門基礎

       每種編程入門的時候總是要先去掌握一些基礎知識和框架，Android游戲開發入門也是一樣的，本文所講內容為Android游戲開發入門必知的知識，希望能為有志從事Android游戲開發的朋友提供些許幫助。

       如果你有興趣為Android平台開發游戲，有很多你需要了解的東西。我是Light Racer，Light Racer 3D以及Wixel的開發者，這些游戲目前在Android Market上有售。我以前也開發過游戲，但Light Racer是我的第一個Android應用程序，我從中學到了很多Android游戲開發知識，也願意與諸位分享。我甚至寫了一本在線的書詳細介紹了Light Racer3D的開發，內容全是教你怎樣做以及有用的代碼片段。如果你有過游戲開發經驗，那麼轉移到移動平台上來將不是特別困難。你主要只需學習其架構以及API就行了。如果你是一名游戲開發新手，我總結了一張列表，上面有你必需知道的東西，供你起步用。這些知識適用於很多類型的游戲，包括動作類、策略類、模擬類和益智類。　　

       Android是一個基於Java的環境。這對初學者來說是個好消息，因為相對於C++，Java被廣泛認為是一門更容易上手的語言，它是移動開發的規范。Google也做了一件出色的工作，它將API文檔化並提供示例代碼供使用。其中有個叫做API Demos的示例幾乎展示了所有API的功能。如果你熟悉Java並且用過Eclipse，要讓你的第一個應用跑起來那是相當簡單。如果你以前從沒寫過代碼，在你前進路上還要學習很多，但別氣餒。

       准備好Android SDK

       新手上路的第一步便是獲取Android SDK（軟件開發工具包）。SDK裡有一個核心類庫，一個模擬器，一些工具和示例代碼。我強烈建議使用Eclipse和Android Eclipse插件。如果你玩Android的話，Eclipse IDE對Java開發者來說很好用。如果這是你第一次開發Java項目，你可能會需要下載全套JDK，它裡面包括簽名和部署你的應用程序的一些工具。

       理解Android應用程序架構

       別急著一頭扎進開發的海洋裡，理解Android應用程序架構是很重要的。如果你不學一下，你設計出來的游戲在線下將很難調試。你將需要理解Applications、Activities、Intents以及它們怎樣相互聯系。Google提供了很多有用的架構信息。真正重要的是要理解為什麼你的游戲需要多於一個的Activity，以及什麼才是設計一個有良好用戶體驗的游戲。要理解這些，首先要了解什麼是Activity生命周期。

       掌握Activity生命周期

       Activity生命周期由Android操作系統來管理。你的activity創建、恢復、暫停、銷毀都受操作系統的支配。正確處理這些事件是很重要的，這樣應用程序才能表現良好，做用戶認為正確的事。在你設計你的游戲之前了解所有這些是如何工作的是件好事，因為以後你可以為自己節省調試時間和昂貴的重新設計時間。對大多數應用來說，默認的設置將工作正常，但對於游戲，你可能需要考慮將SingleInstance標志打開。當設置為默認時，Android在它認為合適時會創建activity的新實例。對於游戲來說，你可能只需要一個游戲activity的實例。這對於你要怎樣管理事務的狀態有些影響，但對於我來說，這解決了一些資源管理的問題，應予以考慮。

       游戲主循環

       根據你寫的游戲的類型，你可能需要也可能不需要一個主循環。如果你的游戲不依賴於時間或者它僅僅對用戶所做的加以回應，並且不做任何視覺上的改變，永遠等待著用戶的輸入，那麼你就不需要主循環。如果你寫的是動作類游戲或者帶有動畫、定時器或任何自動操作的游戲，你應該認真考慮下使用主循環。

       游戲的主循環以一個特定的順序通常盡可能多的在每秒鐘內“滴答”提醒子系統運行。你的主循環需要在它自己的線程裡運行，原因是Android有一個主用戶界面線程，如果你不運行自己的線程，用戶界面線程將會被你的游戲所阻塞，這會導致Android操作系統無法正常的更新任務。執行的順序通常如下：狀態，輸入，人工智能，物理，動畫，聲音，錄像。

       更新狀態意思是管理狀態轉換，例如游戲的結束、人物的選擇或下一個級別。很多時候你需要在某個狀態上等上幾秒鐘，而狀態管理應該處理這種延遲，並且在時間過了之後設置成下一個狀態。

       輸入是指用戶按下的任何鍵、對於滾動條的移動或者用戶的觸摸。在處理物理之前處理這些是很重要的，因為很多時候輸入會影響到物理層，因而首先處理輸入將會使游戲的反應更加良好。在Android裡，輸入事件從主用戶界面線程而來，因此你必須寫代碼將輸入放入緩沖區，這樣你的主循環可以在需要的時刻就從緩沖區裡取到它。這並非難事。首先為下一個用戶輸入定義一個域，然後將onKeyPressed或onTouchEvent函數設為接到一個用戶動作就放到那個域裡，有這兩步就夠了。如果對於給定游戲的狀態，這是一個合法的輸入操作，那麼所有輸入需要在那一刻做的更新操作都已經定下來了，剩下來就讓物理去關心怎樣響應輸入吧。

       人工智能所做的類似於用戶在決定下一個要“按”哪個按鈕。學習怎樣寫人工智能程序超出了這篇文章的范圍，但大體的意思是人工智能會按照用戶的意圖來按按鈕。這些也有待物理去處理和響應吧。

       物理可能是也可能不是真正的物理。對於動作類游戲來說，關鍵點是要考慮到上一次更新的時間、正在更新的當前時間、用戶輸入以及人工智能，並且決定它們朝著什麼方向發展和是否會發生沖突。對於一個你可視化地抓取一些部件並滑動它們的游戲來說，物理就是這個游戲中滑動部件或者使之放入合適的位置的部分。對於一個小游戲來說，物理即使這個游戲中決定答案是錯還是對的部分。你可能將其命名為其他東西，但每個游戲都有一個作為游戲引擎的紅肉部分（譯者注：可能是主體部分的意思），在這篇文章裡，我把這部分稱為物理。

       動畫並非像在游戲裡放入會動的gif圖片那樣簡單。你需要使得游戲能在恰當的時間畫出每一幀。這並沒有聽起來那麼困難。保留一些像isDancing、danceFrame和lastDanceFrameTime那樣的狀態域，那樣動畫更新便能決定是否可以切換到下一幀去了。動畫更新真正做的事就那麼多。真正來顯示動畫的變化是由錄像更新來處理的。

       聲音更新要處理觸發聲音、停止聲音、音量變化以及音調變化。正常情況下當寫游戲的時候，聲音更新會產生一些傳往聲音緩沖區的字節流，但是Android能夠管理自己的聲音，因而你的選擇將是使用SoundPool或者MediaPlayer。它們都需要小心處理以免出錯，但你要知道，因為一些底層實現細節，小型、低比特率的聲音文件將帶來最佳的性能和穩定性。

       錄像更新要考慮游戲的狀態、角色的位置、分數、狀態等等，並將一切畫到屏幕上。如果使用主循環，你可能需要使用SurfaceView，並做一個“推”繪制。對於其他視圖，視圖本身能夠調用繪制操作，主循環不必處理。SurfaceView每秒產生的幀數最多，最適合於一些有動畫或屏幕上有運動部件的游戲。錄像更新所要做的工作是獲取游戲的狀態，並及時地為這個狀態繪制圖像。其他的自動化操作最好由不同的更新任務來處理。

       代碼看起來是什麼樣的？這兒有個例子。

1. public void run() {   
2.  while (isRunning) {   
3.  while (isPaused && isRunning) {   
4.  sleep(100);   
5.  }   
6.  update();   
7.  }   
8.  }   
9.     
10.  private void update() {   
11.  updateState();   
12.  updateInput();   
13.  updateAI();   
14.  updatePhysics();   
15.  updateAnimations();   
16.  updateSound();   
17.  updateVideo();   
18.  }  

       3D還是2D？

       在開始寫游戲之前，你要決定是做3D的還是2D的。2D游戲有一個低得多的學習曲線，一般更容易獲得良好的性能。3D游戲需要更深入的數學技能，並且如果你不在意的話會有性能問題產生。如果你打算畫比方框和圓圈更復雜的圖形，還需要會使用3D Studio和Maya那樣的建模工具。Android支持OpenGL用來3D編程，並且在OpenGL方面有很多很好的教程可供學習。

       建立簡單、高質量的方法

       上手時，要確保你整個游戲不要就用一個龐大而冗長的方法。如果你遵循我上面描述的主循環模式，這將相當簡單。每個你寫的方法應當完成一個非常特定的任務，並且它就應該無差錯地那樣做。舉例來說，如果你需要洗一副紙牌，你應該寫一個“shuffleCards”的方法，並且該方法就應該只做這一件事。

       這是一個適用於任何軟件開發的編碼實踐，但對於游戲開發來說這尤為重要。在一個有狀態的、實時的系統裡，調試將變得非常困難。使你的方法盡量的小，一般的經驗法則是每個方法有且僅有一個目的（譯者注：完成且僅完成一個功能）。如果你要為一個場景用編程方式畫一個背景，你可能需要一個叫做“drawBackground”的方法。諸如此類的任務能夠很快完成，因而你可以按照搭積木的方法來開發你的游戲，而你能夠繼續添加你要的功能，並且不會使得這一切難以理解。

       效率最重要！

       性能是任何游戲的主要問題。我們的目標是使得游戲的反應越快越好，看起來越流暢越好。某些方法如Canvas.drawLine比較慢。並且要將屏幕大小的位圖畫到主畫布上，每一幀都是代價昂貴的。如何權衡對於達到最佳性能很有必要。確保管理好你的資源，使用技巧來以最少量的CPU資源完成你的任務。如果性能不好的話，即使是最好的游戲玩起來也沒勁。人們一般對於游戲卡或者響應慢幾乎難以容忍。

       提示和技巧

       看一下SDK中的示例LunarLander。它使用SurfaceView，這對於一個每秒需要處理最多幀的游戲來說是合適的。如果你要做3D，示例中有GLView可以處理3D顯示的很多初始化工作。對LightRacer來說，我不得不優化把所有東西都畫出來這種方法，否則幀率將會大大地降低。我只在視圖初始化的時候把背景畫進一個位圖裡一次。路徑放在它們自己的位圖裡，隨著車手的前進而更新。這兩個位圖在每一幀裡都被畫進主畫布中去，車手畫在頂端，到最後會有一個爆炸。這種技術使得游戲運行在一個可以玩的程度。

       如果適用的話，使得你的位圖的大小精確等於你打算畫到屏幕上的大小，這也是個好的實踐。這麼做了以後就需要縮放，可以節省CPU資源。

       在游戲中始終一致的位圖配置（如RGBA8888）。這將會通過減少不同格式之間轉換的時間來節省圖形庫的CPU時間。

       如果你決定開發3D游戲但沒有3D方面的知識，你需要挑選一兩本3D游戲編程方面的書並學習線性代數。你最少要理解點積、叉積、向量、單元向量、法線、矩陣和變換。這方面我遇到的最好的書是叫《3D游戲編程和計算機圖形學數學》。

       聲音文件要小而且低比特率。需要加載的越少，加載速度越快，游戲所需內存越少。

       聲音使用OGG文件，圖片使用PNG文件。

       確保釋放所有媒體播放器，當Activity銷毀時空出所有的資源。這能保證垃圾收集器清除了所有東西，也能保證在兩次游戲開始之間沒有內存洩露。

       加入Android谷歌小組，尋求社區支持。這裡有人可以在開發過程中給你幫助。

       最重要的是，花時間測試再測試，確保每一小部分都如你所願地工作。改善游戲是整個開發中最耗時最困難的部分。如果你匆匆將其推向市場，你很可能會使用戶們失望，你會感到你的努力都白費了。你不可能使所有人都喜歡你寫的東西，但你至少要盡量發布你最高質量的作品。

       Google在這裡有幫助你上手的絕佳的文檔。

       在Light Racer 3D開發日志可以找到可工作的示例代碼和指導。

       想要開始Android游戲開發學習的朋友是不是已經知道需要學習哪些基礎知識了？開發Android游戲的思路和重點也漸漸明確了吧？那就趕快加入Android游戲開發隊伍吧。