浅谈Cocos2d的塔防类游戏开发

范羚 蔡琪玮

【摘 要】 本文完成一个基于开源性游戏框架Cocos2d的塔防类游戏设计，阐述了游戏设计目的，总体规划及游戏整体框架设计，并从用户界面设计和游戏业务逻辑设计两方面详细分析了设计过程，实现了塔防类游戏中所需各类管理器的编程，并最终完成游戏开发。

【关键词】 Cocos2d 场景 管理器

一、游戏总体设计

1、设计目的和总体规划

Cocos2d游戏引擎自带多种游戏机制，其内部封装了大量动作和场景方法函数，这些方法对于游戏中使用的各种元素如精灵、场景等的表现形式有较好的实现效果，可以完成游戏元素的展示、碰撞、动作和音乐音效等，在玩法和画面上，带给游戏使用者不一样的体验。常用的游戏设计方法有：放置方法Place、隐藏方法Hide、显示方法Show、移动方法MoveTo、跳跃方法JumpTo、放大方法ScaleTo、旋转方法RotateBy、闪烁方法Blink、速度变化和组合动作等。

Z`在此次游戏机制设计上，采用鼠标进行操作，完成游戏进程中玩家所需的各种功能，比如：建塔、升级、销毁、控制游戏速度、游戏菜单设计等;在塔种类的设计上，使用尽可能丰富的塔种类，并使不同的塔有不同的素材和属性，包括建造开销、血量、攻击速度和伤害等;不同的敌方怪物也有不同的素材和属性;在子弹的构造上，将子弹设计为一个单独的实体类，具有自己的移动和伤害等方法，构造方式相对自由。

2、系统框架设计

本游戏基本系统框架采用Cocos2d进行设计。Cocos2d使用场景树结构来管理游戏对象，将游戏划分为不同的场景CCScene，再将场景划分为不同的层CCLayer。一层可以有任何可见的游戏对象，游戏对象可执行Action来修改其属性。在游戏进行的每个时刻，都存在独立运行的场景，并且通过在不同场景间切换来完成游戏进程。Cocos2d还使用引用计数来管理内存，本次使用的类都派生自具有引用计数机制的CCObject。其中CCApplication负责游戏平台的初始化和消息处理等。CCDirector用来管理场景，切换场景，游戏暂停，初始化等。CCNode是游戏中最重要的节点类对象，任何可见或不可见的游戏逻辑对象都是一个节点。CCAction是动作类，完成修改CCNode相关属性，如位置，旋转，缩放等。CCScene是场景类，可独立运行，包括可见的怪物，地形和不可见的逻辑脚本等。CCLayer是场景中的图层类，游戏场景包含多个层，如HUD图层，游戏对象图层，背景图层，天空图层等。图层是可以绘制的区域，可以添加UI，Sprite和其他对象。此外，该层还接收输入消息，该消息可以处理图层类中的输入消息，与CCScene一样，CCLayer是CCNode的子类，CCAction也可用于修改其属性。

二、游戏功能设计

1、用户界面逻辑设计

本次在设计塔防类游戏用户界面时，使用用户界面与业务逻辑分离的思想。用户界面模块用来接收用户输入及呈现数据，包括有可以实现游戏功能导航的主菜单界面，实现关卡地图的展示和关卡选择的关卡界面，用来展示怪物的怪物图鉴界面，及游戏主界面。业务逻辑模块功能是根据用户需求处理数据。

2、游戏业务逻辑设计

一般游戏引擎在对业务逻辑的处理上是使用一个死循环，当游戏运行时，根据游戏实时实现的情况，进行实时显示，不断刷新界面，使用update_game（）和display_game（）函数进行处理。玩家在游戏中所看到的界面，听到的音乐，以及一些输入和触动等，在游戏逻辑实现上就是这样的一个循环，游戏运行过程中，该循环一直在进行，并同步处理玩家事件。所有游戏逻辑都在这个主循环中实现，使用Cocos2d游戏引擎中Main.cpp的CCApplication：： sharedApplication （）->run（）进入游戏循环。Windows系统属于消息驱动，这个死循环就是用来处理windows消息循环，并在其中處理FPS逻辑，消息分发等。本文使用CCDirector：：sharedDirector（）->mainLoop（）作为Cocos2d的主循环，由导演CCDirector负责维护。从此处进入Cocos2d，一旦进入主循环，程序就开始执行游戏逻辑。

本次设计的游戏逻辑主要有：游戏菜单逻辑，游戏界面逻辑，游戏数据管理器，防御塔管理器，怪物管理器，子弹管理器和卡片管理器（功能管理）。

在游戏菜单逻辑中，一般游戏主要有2条功能分支，单机模式和对战模式，且单机模式和对战模式最终都指向游戏界面，本文主要实现单机模式。游戏界面是公共模块，提取公共模块，只需要进行数据和类型状态的区分，就能很好的进行代码上的规划。

游戏界面流程从加载游戏数据开始，接下来绘制UI界面，创建各类管理器，进入游戏循环，直至用户结束游戏。其中，在游戏界面逻辑中最重要的是游戏循环模块，游戏引擎已经做好了封装，开发者要关心的是游戏数据管理、UI界面、各类实体管理器（防御塔管理器、敌人管理器等）。

游戏逻辑包括游戏循环、消息机制和定时器，各类实体对象逻辑都离不开这三个部分。本文设计的塔防类游戏的各类实体管理器包括有：用来管理游戏全局数据的游戏数据管理器，通过定时器，获取子弹接口，发射子弹，及对塔防进行升级、出售等功能性操作的防御塔管理器，对游戏数据和怪物进行管理的怪物管理器，提供获取子弹接口，管理子弹的容器的子弹管理器，提供防御塔功能性接口，对防御塔进行功能性管理的卡片管理器。

三、具体实现过程

1、防御塔管理器

防御塔类管理器具有成员属性：攻击力和攻速;成员方法包括寻找攻击目标和攻击等。防御塔也有对应的防御塔管理器，负责存储管理已建造的防御塔。在防御塔类中，定时器时间间隔就是攻击速度，定时调用攻击敌人的一系列方法。

2、怪物管理器

怪物的业务逻辑封装在怪物管理器中，设计时，需先创建怪物列表，再创建定时器，在游戏场景运行过程中，通过定时器每隔一定时间，产生新的怪物，产生的怪物属性需从.json文件中读取并创建，包括怪物ID，血量，移动速度，攻击力，素材路径等。

3、卡片管理器（功能管理）

防御塔对应的功能操作在卡片管理器，点击防御塔，会调用防御塔按钮回调函数，弹出/隐藏卡片管理器界面，在此界面上实现对防御塔的升级和出售等操作。

4、资源管理器

资源管理器负责存储和管理游戏所需的游戏信息，在游戏场景创建时，读取对应的.json 文件。资源管理器是一个单例类，能在任何场景中调用，方便游戏信息的处理。资源管理器应包括游戏地图信息，敌方怪物信息和防御塔信息等屬性，且具有相应的成员方法：获取地图信息，获取怪物信息，获取防御塔信息等。

5、游戏场景逻辑

创建游戏场景后，由导演负责执行场景，执行中场景的定时器会生效，定时器定时回调场景update（ ）函数，并且自定义定时器将调用对象及各管理器的自定义回调函数;游戏的逻辑，包括胜利和失败条件也是在场景的update函数中进行判定：当击败怪物数量达到该地图关卡指定最大数量时，游戏获胜;当目标血量小于或等于0时，游戏失败。

6、游戏运行结果

游戏菜单是游戏的第一个界面，该界面将引导玩家选择游戏模式及功能，有单机模式、对战模式等。在单机模式下，玩家在游戏主界面进行选择关卡，游戏可提供选择丰富的游戏主题和关卡。在游戏具体场景中，玩家可以通过消耗金币，建造防御塔，以防御怪物入侵，游戏中使用的地图则是采用TiledMap格子地图构建。

在本次游戏开发过程中，较为常见的bug是资源加载问题，程序运行过程中若加载不到对应的资源，一般会导致程序的崩溃，若调用到了空资源，系统就会产生崩溃。出现这类问题时，应通过核对对应模块的资源加载代码和对应路径资源来解决。另一个较为棘手的问题是内存问题，一般这种问题是由内存管理不当引起的。Cocos2d有自己的资源管理系统，通过引用计数的机制，自动管理并释放内存资源。在手动管理资源中，应考虑系统的自动内存管理机制，加入对应的功能性代码，以避免和自动内存管理机制起冲突，引发意料之外的bug。针对这种情况，最好是尽量在编码过程中避免出现逻辑上漏洞，加强对内存的合理管理。

四、小结

本文实现了基于Cocos2d的塔防类游戏设计，主要介绍了系统框架的设计以及游戏功能设计。在系统框架设计中，详细说明了设计的总体思路，并以此为基础框架，完成游戏功能上的设计，主要有：用户界面与逻辑设计，各类管理器设计。基于Cocos2d游戏引擎的游戏业务逻辑设计能比较直观地展现Cocos2d游戏引擎在游戏开发中的应用，为其他基于Cocos2d的塔防类游戏设计提供参考。

【参考文献】

[1] [美]Stephen Prata. C++ Primer Plus[M].张海龙，袁国忠译 北京：人民邮电出版社，2015：340-377.

[2] 张岩林. 基于Cocos2D-x的卡牌类游戏框架的设计与实现[D].吉林大学，2017.

[3] 朱京晶. 基于Cocos2d-x引擎的游戏的寻路算法研究与实现[D].北京交通大学，2017.

作者简介：范羚（1977-），女，厦门工学院电子信息工程系，讲师，，研究方向：信号与信息处理。