遊戲編程模式 [美] Robert Nystrom 尼斯卓姆 9787115426888 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] Robert Nystrom 尼斯卓姆 著

圖書標籤:

• 遊戲編程
• 設計模式
• 軟件工程
• 遊戲開發
• 編程技巧
• 代碼設計
• Robert Nystrom
• 計算機科學
• 算法
• 遊戲

店鋪： 北京十翼圖書專營店

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115426888

商品編碼：29522968297

包裝：平裝

齣版時間：2016-09-01

基本信息

書名:遊戲編程模式

定價：69.00元

售價：56.6元,便宜12.4元,摺扣82

作者: Robert Nystrom 尼斯卓姆

齣版社：人民郵電齣版社

齣版日期：2016-09-01

ISBN：9787115426888

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：128開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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前EA傑齣遊戲工程師經驗凝結4大類13種遊戲編程模式精彩呈現多數遊戲程序員所麵臨的挑戰就是實現他們的遊戲。許多遊戲在其高度復雜的代碼庫中摺戟沉沙，沒能問世。本書是為解決此問題而生。本書作者在多年的遊戲開發工作中，收集瞭許多已經證實的設計模式來幫助解構、重構以及優化遊戲。通過閱讀本書，你將深刻理解經典的設計模式是如何應用於遊戲之中的，學會如何編寫一個健壯的遊戲循環、如何應用組件來組織實體，並利用CPU緩存來提升遊戲性能。本書包含的4大類13種遊戲編程模式包括：序列型模式● 雙緩衝● 遊戲循環● 更新方法優化型模式● 數據局部性● 髒標記模型● 對象池● 空間分區行為型模式● 字節碼● 子類沙盒● 類型對象解耦型模式● 組件模式● 事件隊列● 服務定位器

內容提要

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遊戲開發一直是熱門的領域，掌握良好的遊戲編程模式是開發人員的應備技能。本書細緻地講解瞭遊戲開發需要用到的各種編程模式，並提供瞭豐富的示例。全書共分20章，通過三大部分內容全麵介紹瞭與遊戲編程模式相關的各類知識點。首部分介紹瞭基礎知識和框架；第二部分深入探索設計模式，並介紹瞭模式與遊戲開發之間的關聯；第三部分介紹瞭13種有效的遊戲設計模式。本書提供瞭豐富的代碼示例，通過理論和代碼示例相結閤的方式幫助讀者更好地學習。無論是遊戲領域的設計人員、開發人員，還是想要進入遊戲開發領域的學生和普通程序員，都可以閱讀本書。

目錄

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目錄



篇　概述

章　架構，性能和遊戲　3

1.1　什麼是軟件架構　3

1.1.1　什麼是好的軟件架構　3

1.1.2　你如何做齣改變　4

1.1.3　我們如何從解耦中受益　5

1.2　有什麼代價　5

1.3　性能和速度　6

1.4　壞代碼中的好代碼　7

1.5　尋求平衡　8

1.6　簡單性　9

1.7　準備齣發　9

第2篇　再探設計模式

第2章　命令模式　13

2.1　配置輸入　14

2.2　關於角色的說明　16

2.3　撤銷和重做　18

2.4　類風格化還是函數風格化　21

2.5　參考　22

第3章　享元模式　23

3.1　森林之樹　23

3.2　一韆個實例　25

3.3　享元模式　26

3.4　紮根之地　26

3.5　性能錶現如何　30

3.6　參考　31

第4章　觀察者模式　33

4.1　解鎖成就　33

4.2　這一切是怎麼工作的　34

4.2.1　觀察者　35

4.2.2　被觀察者　35

4.2.3　可被觀察的物理模塊　37

4.3　它太慢瞭　38

4.4　太多的動態內存分配　39

4.4.1　鏈式觀察者　39

4.4.2　鏈錶節點池　42

4.5　餘下的問題　43

4.5.1　銷毀被觀察者和觀察者　43

4.5.2　不用擔心，我們有GC　44

4.5.3　接下來呢　44

4.6　觀察者模式的現狀　45

4.7　觀察者模式的未來　46

第5章　原型模式　47

5.1　原型設計模式　47

5.1.1　原型模式效果如何　50

5.1.2　生成器函數　51

5.1.3　模闆　51

5.1.4　頭等公民類型（First-class types）　52

5.2　原型語言範式　52

5.2.1　Self 語言　53

5.2.2　結果如何　54

5.2.3　如何　55

5.3　原型數據建模　57

第6章　單例模式　61

6.1　單例模式　61

6.1.1　確保一個類隻有一個實例　61

6.1.2　提供一個全局指針以訪問實例　62

6.2　使用情境　63

6.3　後悔使用單例的原因　65

6.3.1　它是一個全局變量　65

6.3.2　它是個畫蛇添足的解決方案　66

6.3.3　延遲初始化剝離瞭你的控製　67

6.4　那麼我們該怎麼做　68

6.4.1　看你究竟是否需要類　68

6.4.2　將類限製為單一實例　70

6.4.3　為實例提供便捷的訪問方式　71

6.5　剩下的問題　73

第7章　狀態模式　75

7.1　我們曾經相遇過　75

7.2　救星：有限狀態機　78

7.3　枚舉和分支　79

7.4　狀態模式　82

7.4.1　一個狀態接口　82

7.4.2　為每一個狀態定義一個類　83

7.4.3　狀態委托　84

7.5　狀態對象應該放在哪裏呢　84

7.5.1　靜態狀態　84

7.5.2　實例化狀態　85

7.6　進入狀態和退齣狀態的行為　86

7.7　有什麼收獲嗎　88

7.8　並發狀態機　88

7.9　層次狀態機　89

7.10　下推自動機　91

7.11　現在知道它們有多有用瞭吧　92

第3篇　序列型模式

第8章　雙緩衝　95

8.1　動機　95

8.1.1　計算機圖形係統是如何工作的（概述）　95

8.1.2　幕，場　96

8.1.3　迴到圖形上　97

8.2　模式　98

8.3　使用情境　98

8.4　注意事項　98

8.4.1　交換本身需要時間　98

8.4.2　我們必須有兩份緩衝區　99

8.5　示例代碼　99

8.5.1　並非隻針對圖形　102

8.5.2　人工非智能　102

8.5.3　緩存這些巴掌　106

8.6　設計決策　107

8.6.1　緩衝區如何交換　107

8.6.2　緩衝區的粒度如何　109

8.7　參考　110

第9章　遊戲循環　111

9.1　動機　111

9.1.1　CPU探秘　111

9.1.2　事件循環　112

9.1.3　時間之外的世界　113

9.1.4　秒的長短　113

9.2　模式　114

9.3　使用情境　114

9.4　使用須知　114

9.5　示例代碼　115

9.5.1　跑，能跑多快就跑多快　115

9.5.2　小睡一會兒　115

9.5.3　小改動，大進步　116

9.5.4　把時間追迴來　118

9.5.5　留在兩幀之間　119

9.6　設計決策　120

9.6.1　誰來控製遊戲循環，你還是平颱　121

9.6.2　你如何解決能量耗損　121

9.6.3　如何控製遊戲速度　122

9.7　參考　1

作者介紹

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Robert Nystrom是一位擁有2 0 年以上職業編程經驗的開發者，而他在其中大概一半的時間從事遊戲開發。在藝電（El e c t r o n i c Arts）的8年時間裏，他曾參與勁爆美式足球（Madden）係列這樣龐大的項目，也曾投身於亨利·海茨沃斯大冒險（Henry Hatsworth in the Puzzling Adventure）這樣稍小規模的遊戲開發之中。他所開發的遊戲遍及PC、GameCube、PS2、XBox、X360以及DS平颱。但他引以為傲的，是為開發者們提供瞭開發工具和共享庫。他熱衷於尋求易用的、漂亮的代碼來延伸和增強開發者們的創造力。Robert與他的妻子和兩個女兒定居於西雅圖，在那裏你很有可能會見到他正在為朋友們下廚，或者在為他們上啤酒。

文摘

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序言

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《遊戲編程藝術：創造沉浸式體驗的秘密》 引言： 在光影交錯、音效激蕩的虛擬世界中，玩傢們沉醉其中，體驗著前所未有的情感與挑戰。然而，在這份令人驚嘆的沉浸感背後，隱藏著無數程序員夜以繼日的智慧與汗水。遊戲，作為一種高度復雜的藝術與技術融閤的産物，其開發過程宛如一場精密的工程，需要係統性的思考、巧妙的設計以及對底層原理的深刻理解。《遊戲編程藝術：創造沉浸式體驗的秘密》正是這樣一本旨在揭示遊戲開發核心奧秘的著作，它將帶你深入探索那些支撐起宏大虛擬世界的基石，讓你領略那些讓遊戲“活”起來的編程藝術。 本書並非一份簡單的代碼集，也不是一本陳列枯燥算法的教科書。相反，它更像是一位經驗豐富的遊戲開發者，為你悉心準備的“武功秘籍”。作者將以一種通俗易懂、深入淺齣的方式，帶領讀者跨越技術與藝術的邊界，理解遊戲開發中那些至關重要的設計理念和實踐技巧。我們將從最基礎的概念講起，逐步深入到更為復雜的係統構建，最終幫助你構建齣既穩定高效又富有錶現力的遊戲引擎和核心玩法。 第一部分：遊戲引擎的基石——構建穩定的運行框架 任何一款成功的遊戲，都離不開一個強大而穩定的遊戲引擎。引擎是遊戲的大腦和骨骼，它負責管理遊戲中的一切，包括渲染、物理、輸入、音頻、AI等等。本書的第一部分將聚焦於遊戲引擎的構建，從最根本的層麵打下堅實基礎。 遊戲循環（Game Loop）的本質與優化： 遊戲循環是遊戲引擎的核心，它決定瞭遊戲如何不斷地更新和渲染。我們將深入剖析遊戲循環的原理，理解其不同實現方式（如固定幀率、可變幀率），並探討如何通過優化算法、多綫程處理等技術，確保遊戲在各種硬件環境下都能流暢運行，避免齣現卡頓、丟幀等影響玩傢體驗的問題。我們將學習如何設計一個高效的遊戲循環，讓遊戲能夠以穩定的幀率響應玩傢的操作，並將動態的世界栩栩如生地呈現在屏幕上。 時間管理藝術： 在遊戲中，時間的流逝並非總是綫性的，它可能被快進、慢放，甚至可以迴溯。精確的時間管理是實現這些效果的關鍵。我們將學習如何處理遊戲中的時間單位，如何實現平滑的動畫過渡，如何計算基於時間的物理效果，以及如何處理不同步的遊戲狀態。掌握高效的時間管理，能夠讓遊戲中的一切動作都顯得自然流暢，無論是角色的奔跑、子彈的飛行，還是場景的動態變化，都仿佛擁有自己的生命。 狀態管理與實體組件係統（ECS）： 遊戲中的每個對象，從一個簡單的道具到復雜的人物，都有其自身的狀態和行為。如何有效地管理這些狀態，避免混亂和衝突，是遊戲開發中的一大挑戰。我們將深入探討實體組件係統（ECS）這一現代遊戲開發中廣受歡迎的設計模式。ECS能夠將對象的屬性（組件）與其行為（係統）分離開來，實現高度的模塊化和可擴展性。我們將學習如何設計閤理的實體、組件和係統，以適應不同類型的遊戲需求，並瞭解ECS在性能優化方麵的巨大優勢。 資源管理與加載： 遊戲中的紋理、模型、音頻、動畫等資源海量且復雜。如何高效地加載、管理和卸載這些資源，直接影響遊戲的內存占用和啓動速度。本書將介紹各種資源管理策略，包括但不限於對象池、異步加載、資源分層、內存檢測與優化等。我們將學習如何設計一個健壯的資源加載器，確保遊戲在運行時能夠按需加載資源，同時避免內存泄漏，從而為玩傢提供流暢無礙的遊戲體驗。 第二部分：核心玩法的設計與實現——讓遊戲“活”起來的魔法 一個穩定運行的引擎隻是基礎，真正讓遊戲吸引人的是其核心玩法。本部分將帶領讀者深入探索各種經典且創新的遊戲玩法的設計與實現。 運動控製與角色動畫： 玩傢與遊戲世界最直接的互動便是角色的移動。我們將深入剖析各種運動控製技術，從簡單的鍵盤輸入響應到復雜的物理模擬，以及如何實現平滑、自然的移動和轉嚮。同時，我們將探討如何將角色的動畫與運動結閤，讓角色的動作與移動相得益彰，賦予角色生命力。無論是跑、跳、爬，還是更復雜的格鬥動作，都將通過精妙的編程實現。 碰撞檢測與響應： 碰撞是遊戲世界中不可或缺的元素，它決定瞭物體之間的相互作用。我們將學習各種碰撞檢測算法，包括AABB、OBB、球體碰撞等，並瞭解如何高效地處理大量的碰撞事件。同時，我們將深入研究碰撞響應機製，如何讓物體在碰撞後産生真實的物理反饋，例如反彈、彈開、破壞等。精確的碰撞處理能夠讓遊戲世界中的物理交互更加真實可信。 AI算法與決策： 遊戲中的非玩傢角色（NPC）的智能程度，直接影響著遊戲的挑戰性和趣味性。我們將探索各種AI技術，從簡單的尋路算法（如A）、狀態機，到更復雜的行為樹、決策樹，以及機器學習在遊戲AI中的初步應用。我們將學習如何設計具有挑戰性、富有策略性的AI對手，讓玩傢在與它們的對抗中體驗到樂趣。 場景管理與關卡設計： 遊戲世界往往是龐大而復雜的，如何有效地管理和加載遊戲場景，以及如何將關卡設計與編程技術相結閤，將直接影響遊戲的規模和玩傢的探索體驗。我們將探討流式加載、視錐剔除、LOD（Level of Detail）等技術，以優化大型場景的渲染性能。同時，我們將理解如何將關卡設計者的意圖轉化為可執行的遊戲邏輯，例如觸發器、腳本係統等。 第三部分：圖形與音頻的藝術——營造沉浸式的感官體驗 視覺和聽覺是遊戲傳遞信息和營造氛圍最重要的兩個渠道。本部分將深入探討如何利用編程技術，創造齣令人震撼的圖形效果和扣人心弦的音頻體驗。 圖形渲染管綫與著色器： 現代遊戲對視覺效果的要求越來越高。我們將深入理解圖形渲染管綫的各個階段，從頂點處理到像素著色，以及如何編寫高效的著色器（Shader）來實現各種光照、材質、後處理效果。我們將學習如何利用GPU的強大計算能力，創造齣逼真的光影效果，例如全局光照、環境光遮蔽、反射、摺射等，讓遊戲畫麵栩栩如生。 物理模擬與粒子係統： 逼真的物理模擬能夠為遊戲帶來更強的沉浸感。我們將學習如何實現如布料模擬、流體模擬、剛體動力學等高級物理效果。同時，我們還將探索強大的粒子係統，如何利用粒子模擬齣火焰、煙霧、爆炸、魔法等視覺特效，為遊戲增添生動感和衝擊力。 音頻引擎與音效設計： 聲音在遊戲中扮演著至關重要的角色，它能夠烘托氣氛，增強沉浸感，甚至引導玩傢的行為。我們將學習如何構建一個強大的音頻引擎，實現3D空間音效、環境混響、動態音量控製等。同時，我們還將探討如何將音效與遊戲事件相結閤，讓每一次爆炸、每一次腳步聲都恰到好處，營造齣逼真而富有感染力的聽覺體驗。 第四部分：麵嚮未來的遊戲開發——性能優化與可維護性 隨著遊戲規模的不斷擴大和技術的飛速發展，性能優化和代碼的可維護性變得越來越重要。本部分將聚焦於如何編寫高效、健壯且易於維護的代碼，為遊戲的長期發展奠定基礎。 性能剖析與優化策略： “慢”是遊戲開發中的大敵。我們將學習如何使用性能剖析工具，找齣遊戲的性能瓶頸，並針對性地進行優化。我們將探討各種優化技術，包括算法優化、內存優化、緩存利用、SIMD指令等，幫助你釋放硬件的全部潛力。 數據驅動設計與配置係統： 將遊戲中的配置數據（如角色屬性、武器參數、關卡難度等）與代碼分離，采用數據驅動的設計方式，能夠極大地提高遊戲的靈活性和迭代效率。我們將學習如何設計和實現靈活的配置係統，讓策劃人員能夠方便地調整遊戲參數，而無需修改代碼。 測試與調試： 質量是遊戲的生命綫。我們將探討各種遊戲測試方法，包括單元測試、集成測試、用戶體驗測試等，並學習如何有效地進行遊戲調試，快速定位和修復bug。 結論： 《遊戲編程藝術：創造沉浸式體驗的秘密》將為你打開一扇通往遊戲開發殿堂的大門。無論你是初涉遊戲開發的愛好者，還是有經驗的開發者，本書都將為你提供寶貴的知識和深刻的見解。它不僅僅傳授技術，更在於培養一種“遊戲思維”，讓你能夠從玩傢的角度齣發，思考如何創造齣令人難忘的遊戲體驗。通過掌握本書中的核心理念和實踐技巧，你將能夠將腦海中天馬行空的創意，轉化為觸手可及的、令人沉醉的虛擬世界。讓我們一起踏上這場充滿挑戰與樂趣的遊戲開發之旅，用代碼編織齣屬於你自己的遊戲夢想。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名《遊戲編程模式》一下子就抓住瞭我的注意力。作為一名業餘遊戲開發者，我常常會遇到一些棘手的編程問題，比如如何有效地管理遊戲中的各種狀態，如何讓角色的行為更加靈活多變，如何處理大量的遊戲對象等等。這些問題有時候讓我感到力不從心，甚至會想要放棄。我深知，這些問題的背後往往都隱藏著更深層次的設計理念和架構方法，而“編程模式”正是解決這些問題的利器。我猜想，這本書裏應該會詳細介紹各種經典的、適用於遊戲開發的編程模式，並且會用通俗易懂的語言來解釋它們的設計思想、適用場景以及優缺點。我特彆期待書中能夠提供一些具體的代碼示例，能夠演示如何在實際的項目中應用這些模式，而不是僅僅停留在理論層麵。畢竟，對於開發者來說，最直觀的學習方式就是看到實際的代碼是如何工作的。希望這本書能夠幫助我擺脫“麵嚮過程”的思維定勢，邁嚮更高級的“麵嚮對象”和“麵嚮模式”的設計。

評分☆☆☆☆☆

從這本書的標題來看，它似乎是一本能夠幫助我們深入理解遊戲開發核心的寶典。我一直覺得，真正的遊戲開發者不僅僅是會寫代碼，更重要的是能夠寫齣“好”的代碼，而“好”的代碼離不開對各種編程模式的深刻理解和靈活運用。這本書的書名就直擊瞭這個要點，讓我覺得它很有可能涵蓋瞭各種在遊戲開發領域被廣泛驗證過的、行之有效的解決方案。想象一下，當我們在開發一個復雜的AI係統時，如果沒有閤適的模式來管理其行為邏輯，代碼將會變得多麼混亂不堪；又或者，當我們設計一個龐大的遊戲關卡編輯器時，沒有清晰的架構和模式來組織其功能，開發過程將會多麼艱難。這本書的存在，仿佛就像是在為我們提供一張繪製復雜遊戲係統藍圖的詳細說明書，讓我們能夠按照科學的方法來構建，避免走彎路。我非常期待書中能夠有大量的實例分析，能夠將理論知識與實際應用緊密結閤，這樣纔能真正地學以緻用，將書本上的知識內化為自己的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字，光聽起來就充滿瞭力量感和實用性。我一直認為，在遊戲開發領域，“模式”就像是前人在實踐中總結齣的“招式”，學會這些“招式”，我們就能更有效地應對各種挑戰，做齣更齣色的遊戲。書名中的“遊戲編程模式”，直接點明瞭它的核心內容——專注於遊戲開發場景下的各種設計模式。我很好奇，這本書會不會涉及到一些遊戲引擎內部常用的模式，比如用於處理渲染管綫的模式，或者用於管理物理模擬的模式。又或者，它會更側重於遊戲邏輯層麵的模式，比如如何設計一個靈活的AI係統，如何實現一個強大的事件分發機製，如何構建一個易於擴展的遊戲對象管理係統。無論側重點在哪裏，我都相信它會為我提供寶貴的啓示。我個人尤其希望看到書中能夠深入剖析一些“反模式”，也就是那些在實踐中容易導緻代碼混亂、難以維護的錯誤做法，通過對比分析，能夠幫助我們規避這些陷阱。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名叫做《遊戲編程模式》，作者是[美] Robert Nystrom，中文譯名是尼斯卓姆，ISBN是9787115426888。 一直以來，我對遊戲開發都充滿瞭好奇，尤其是那些讓遊戲體驗如此流暢、邏輯嚴謹的幕後英雄——編程模式。這本書的書名，簡直像是一把開啓遊戲世界秘密寶藏的鑰匙，讓我迫不及待地想一探究竟。拿到書的時候，那種厚重感和紙張的質感，都讓我覺得物超所值。封麵設計也相當有格調，簡潔而不失專業，充滿瞭科技感和未來感。翻開目錄，一係列我熟悉又陌生的概念映入眼簾，比如“實體組件係統”、“狀態模式”、“命令模式”等等，這些都是在學習編程過程中經常會聽到的詞匯，但真正理解其在遊戲開發中的精妙運用，似乎還需要深入的指引。我一直相信，好的編程模式能夠極大地提升代碼的可維護性、可擴展性和復用性，讓遊戲開發的過程更加高效，也讓最終的遊戲成品更加穩定可靠。這本書的齣現，無疑為我提供瞭一個係統學習和掌握這些強大工具的絕佳機會。我非常期待能夠通過這本書，將那些抽象的概念轉化為實際的代碼，為我自己的遊戲夢打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

聽到《遊戲編程模式》這個書名，我腦海裏立刻浮現齣各種精巧的算法和架構設計。作為一名對遊戲開發充滿熱情的學習者，我始終認為，理解並掌握一套行之有效的編程模式，是成為一名優秀遊戲程序員的必經之路。這本書的書名，恰恰點齣瞭這一核心需求。我希望這本書能夠像一位經驗豐富的導師，為我一一揭示那些讓遊戲世界栩栩如生的設計智慧。想象一下，如何在不同狀態下讓角色錶現齣截然不同的行為，如何構建一個既高效又易於理解的物品背包係統，如何在多人在綫遊戲中實現平滑的同步機製，這些都需要依賴於成熟的編程模式。我期待書中能夠用清晰的圖示和生動的例子，將那些復雜的模式原理講解透徹，讓我能夠舉一反三，觸類旁通。我尤其想知道，書中會不會介紹一些在現代遊戲開發中非常流行的、例如MVP（Model-View-Presenter）或MVVM（Model-View-ViewModel）等架構模式在遊戲中的應用，這些模式在UI開發和邏輯分離方麵有著重要的作用。