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[美] Robert Nystrom 尼斯卓姆 著

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• Robert Nystrom
• 计算机科学
• 技术
• 书籍
• 代码

店铺： 久点图书专营店

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115426888

商品编码：29524640952

包装：平装

出版时间：2016-09-01

基本信息

书名：全新正版 游戏编程模式

定价：69.00元

作者： Robert Nystrom 尼斯卓姆

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2016-09-01

ISBN：9787115426888

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：128开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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前EA杰出游戏工程师经验凝结4大类13种游戏编程模式精彩呈现多数游戏程序员所面临的挑战就是实现他们的游戏。许多游戏在其高度复杂的代码库中折戟沉沙，没能问世。本书是为解决此问题而生。本书作者在多年的游戏开发工作中，收集了许多已经证实的设计模式来帮助解构、重构以及优化游戏。通过阅读本书，你将深刻理解经典的设计模式是如何应用于游戏之中的，学会如何编写一个健壮的游戏循环、如何应用组件来组织实体，并利用CPU缓存来提升游戏性能。本书包含的4大类13种游戏编程模式包括：序列型模式● 双缓冲● 游戏循环● 更新方法优化型模式● 数据局部性● 脏标记模型● 对象池● 空间分区行为型模式● 字节码● 子类沙盒● 类型对象解耦型模式● 组件模式● 事件队列● 服务定位器

内容提要

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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。

目录

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目录



篇　概述

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　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　幕，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　1

作者介绍

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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。

文摘

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序言

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《游戏编程的艺术：掌握高效、健壮与优雅的开发之道》 引言： 在瞬息万变的数字娱乐浪潮中，游戏开发早已不再是少数技术狂热者的专属领域，而是汇聚了艺术、科学与工程的复杂结晶。然而，要想在竞争激烈的市场中脱颖而出，仅仅拥有天马行空的创意和精湛的艺术表现力是远远不够的。一款优秀的游戏，其背后必然凝聚着开发者们对代码架构、设计哲学以及性能优化的深刻理解与不懈追求。本书，《游戏编程的艺术：掌握高效、健壮与优雅的开发之道》，旨在为每一位有志于游戏开发事业的程序员，无论您是初入行的新手，还是经验丰富的资深开发者，提供一套系统性的、实用的方法论，帮助您构建出既能满足严苛性能要求，又具备良好可维护性和扩展性的游戏引擎与框架。 本书并非简单地罗列零散的代码片段或介绍单一的游戏引擎的使用技巧。相反，它将带领您深入探究游戏开发的核心原理，剖析那些历经时间考验、被广泛证明行之有效的“设计模式”和“编程范式”。这些模式和范式，如同建筑师手中的蓝图、工程师的工程学原理，是构建复杂系统的基石，能够帮助我们识别并解决在游戏开发过程中反复出现的设计问题。通过学习和运用这些通用解决方案，您将能够更清晰地思考问题，更有效地沟通设计思路，并最终编写出更易于理解、更易于调试、更易于扩展的代码。 为何需要“模式”？ 想象一下，如果您要建造一座高楼，却没有统一的建筑规范和成熟的结构设计，每一位工人都在凭空想象如何承载重量、如何连接楼层，结果可想而知。游戏开发亦是如此。一个复杂的游戏项目，往往涉及到成百上千个组件的协同工作：图形渲染、物理模拟、AI决策、输入处理、音频播放、网络通信、UI交互等等。如果没有一套行之有效的设计原则作为指导，很容易陷入代码混乱、耦合过紧、性能瓶颈难以突破的困境。 “设计模式”正是解决这类问题的良方。它们是前人在无数实践中总结出来的、针对特定问题的通用解决方案。它们并非强制性的规则，而是建议性的指导，能够帮助我们用一种“大家都理解”的语言来描述和解决设计难题。学会识别问题并套用合适的模式，不仅能加速开发进程，更能大幅提升代码的质量，为后续的迭代和维护奠定坚实基础。 本书的核心内容概览： 本书将从多个维度深入探讨游戏编程的艺术，主要包含以下几个核心部分： 第一部分：构建坚实的基础——游戏循环与数据流 核心游戏循环的本质： 深入剖析游戏运行的核心——那个永不停歇的“游戏循环”。我们将详细讲解其构成要素，如输入处理、逻辑更新（模拟）、渲染输出，以及如何有效地组织和调度这些环节，确保游戏流程的顺畅和高效。 高效的数据管理： 游戏中的数据流至关重要。本书将探讨如何设计合理的数据结构，以最小化内存开销和提高访问速度。我们将介绍一些常见的数据存储模式，例如实体组件系统（ECS）的概念，以及如何利用它们来解耦数据和行为，从而实现更灵活和高性能的游戏逻辑。 时间管理艺术： 精准的时间控制是游戏流畅性的关键。我们将讨论固定帧率与可变帧率的优劣，以及如何实现精确的计时和时间步长控制，以保证游戏逻辑在不同硬件上都能保持一致的行为。 第二部分：解耦与抽象——构建可维护的系统 对象导向设计的精髓： 尽管存在其他范式，但面向对象设计仍然是游戏开发中不可或缺的一环。我们将回顾并深化对封装、继承、多态等核心概念的理解，并探讨如何避免常见的陷阱，如过度的继承层级或紧耦合的依赖关系。 命令模式的威力： 如何优雅地处理玩家的输入，以及如何实现撤销/重做功能？命令模式提供了一种将请求封装为对象的解决方案，能够极大地简化输入处理、操作队列以及实现复杂的行为。 观察者模式的响应式设计： 在游戏世界中，许多事件都需要被动态地响应。观察者模式使得对象之间能够实现松耦合的通信，一个对象的状态变化可以自动通知其他关心它的对象，这对于实现事件驱动的游戏系统至关重要。 策略模式的灵活性： 当存在多种算法或行为可以完成同一任务时，策略模式能够帮助我们动态地切换这些算法，而无需修改调用者代码。这对于实现AI的行为、不同类型的攻击方式等非常有用。 第三部分：场景管理与对象交互——构建动态的游戏世界 场景图与节点： 绝大多数游戏都拥有复杂的场景结构。我们将探讨如何使用场景图（Scene Graph）来组织游戏世界中的对象，并通过节点（Node）的概念来管理其位置、旋转、缩放等变换信息，实现高效的场景遍历和渲染。 单例模式的谨慎使用： 在某些情况下，确保一个类只有一个实例非常必要，例如全局的资源管理器或游戏状态控制器。本书将讨论单例模式的实现及其潜在的弊端，并强调在必要时才使用。 工厂模式的抽象创建： 当对象的创建过程变得复杂，或者需要根据条件创建不同类型的对象时，工厂模式能够提供一个统一的接口，隐藏具体的创建细节，使代码更加简洁和易于扩展。 状态模式与有限状态机（FSM）： 游戏中的许多对象都存在多种状态，并且状态之间的切换遵循一定的规则。状态模式和有限状态机是管理这些复杂状态转换的强大工具，能够帮助我们清晰地定义和实现对象的行为。 第四部分：性能优化与资源管理——追求极致的效率 对象池的复用之道： 频繁地创建和销毁对象会带来显著的性能开销。对象池模式通过提前预分配对象并进行复用，能够有效减少垃圾回收的压力，提升游戏的流畅性。 享元模式的共享优势： 当存在大量相似的对象，并且它们的某些属性可以共享时，享元模式能够通过共享内部状态来减少内存占用。 数据驱动的设计： 将游戏的数据（如角色属性、关卡配置等）与代码分离，采用数据驱动的方式进行配置，能够极大地提高开发效率，并方便策划人员进行内容调整，而无需修改代码。 性能剖析与调优基础： 本书还将触及性能优化的基本原则，包括如何识别性能瓶颈，以及一些常见的优化技巧，帮助您在开发过程中始终关注性能表现。 第五部分：进阶主题与最佳实践 解耦与依赖注入： 深入探讨如何进一步降低代码之间的耦合度，提高模块的独立性，以及利用依赖注入等技术来管理对象之间的依赖关系。 测试驱动开发（TDD）在游戏中的应用： 尽管游戏开发往往面临实时性和交互性的挑战，但测试仍然至关重要。我们将探讨如何在游戏开发中实践TDD，编写单元测试和集成测试，以确保代码的健壮性。 代码重构与演进： 软件设计是一个持续演进的过程。本书将强调重构的重要性，以及如何安全有效地对现有代码进行优化和改进。 团队协作与沟通： 优秀的软件不仅仅是技术上的胜利，更是团队协作的产物。我们将讨论如何利用设计模式来促进团队成员之间的沟通和理解，构建高效的开发流程。 本书的价值与读者受益： 阅读本书，您将获得： 清晰的设计思维： 掌握识别游戏开发中常见设计问题的能力，并学会运用成熟的模式来解决它们。 编写更优雅的代码： 学习如何组织代码，使其更具可读性、可维护性和可扩展性，减少冗余和bug。 提升开发效率： 通过复用成熟的设计方案，避免“重新发明轮子”，加速项目的开发进程。 构建更健壮的游戏： 学会如何通过设计来减少潜在的bug，提高程序的稳定性和可靠性。 优化性能的视野： 了解在设计层面如何考虑性能，并掌握一些有效的性能优化思路。 成为更出色的游戏开发者： 无论您是独立开发者还是大型团队的一员，本书都将为您提供一套宝贵的“工具箱”，助您在游戏开发的道路上走得更远、更稳。 结语： 游戏编程的艺术，在于将技术的力量与创意的火花巧妙地融合。它是一场不断学习、不断探索的旅程。本书《游戏编程的艺术：掌握高效、健壮与优雅的开发之道》，将是您在这场旅程中不可或缺的向导。它将教会您如何像一位技艺精湛的工匠，精心打磨每一行代码，最终铸造出令人赞叹的游戏杰作。现在，让我们一同踏上这段充满挑战与惊喜的探索之旅吧！

评分☆☆☆☆☆

这本书所带来的惊喜，在于它能够让你以一种全新的视角去审视游戏开发过程。之前我可能更多地关注于实现具体的功能，而这本书则让我开始思考代码的结构、模块的划分、以及如何让整个项目保持一个清晰、易于理解的状态。它就像一面镜子，照出了我代码中可能存在的“坏味道”，并提供了改进的药方。我发现，很多时候，我们之所以会在某个功能上卡住，或者发现代码难以修改，并不是因为我们不够聪明，而是因为我们没有采用一种恰当的设计模式来组织我们的代码。这本书就像是为我提供了一套“设计工具箱”，让我能够在面对不同的编程挑战时，能够从中选择最合适的工具来解决问题。我非常欣赏书中关于“有限状态机”的详细阐述，这对于很多需要处理复杂逻辑的游戏角色行为或者UI交互来说，都至关重要。总而言之，这是一本值得反复阅读、并从中汲取智慧的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本书的魅力远不止于其内容本身，更在于它所营造的那种氛围。当你沉浸在书中，你会感觉自己不仅仅是在阅读一本技术书籍，更像是在与一位经验丰富的游戏开发者进行一场深入的对话。作者的语言风格非常接地气，没有那种空洞的理论说教，而是充满了实际的例子和生动的比喻，仿佛他就在你身边，手把手地教你如何解决实际问题。我特别喜欢他在讲解某些抽象概念时，会引用一些经典的游戏作为参照，这瞬间就把那些枯燥的技术术语变得鲜活起来。比如，他在描述某种交互模式时，会提到《魂斗罗》里的子弹发射方式，或者《星际争霸》里单位的移动逻辑，这种关联性一下子就让你明白了这个模式在实际应用中的意义。这种寓教于乐的方式，大大降低了学习门槛，也让整个学习过程变得更加有趣和高效。我迫不及待地想去实践书中提到的各种“模式”，看看它们如何在我的项目中落地生根，开花结果。

评分☆☆☆☆☆

说实话，在翻阅这本书的过程中，我时不时会停下来，陷入沉思。它不仅仅是教你“怎么做”，更重要的是引导你去思考“为什么这么做”。作者通过对不同设计模式的对比分析，让你深刻理解每种模式背后的权衡和取舍，以及在不同场景下选择哪种模式是最优的。我常常会在写代码的时候，脑海中浮现出书中某些章节的画面，然后开始反思自己之前的实现方式是否足够优雅、是否具有良好的扩展性。这种由内而外的自我审视，比单纯地模仿别人写好的代码更有价值。我尤其期待书中关于“行为树”的讲解，在AI设计方面，行为树一直是我比较感兴趣但又觉得难以深入掌握的领域，希望这本书能为我打开一扇新的大门。总而言之，这本书给我的感觉是，它不是那种“速成”的教程，而是能够帮助你建立起扎实的编程内功，让你在未来的开发道路上走得更远、更稳。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书在结构上的安排非常巧妙，让人有一种循序渐进的学习体验。作者似乎非常有条理地将游戏编程中那些核心的设计思想，像剥洋葱一样一层层地展现出来，既不会一开始就抛出过于复杂的内容让人生畏，也不会过于浅尝辄止。我尤其欣赏它对于每一个“模式”的讲解方式，通常会先用一个相对简单易懂的例子引入，让你先建立起一个基本的概念框架，然后再逐步深入到更复杂的应用场景和优缺点分析。这种由浅入深、由点到面的讲解逻辑，对于我这种并非科班出身、但又对游戏开发充满热情的自学者来说，简直是福音。很多时候，我在网上看到一些零散的编程技巧，但总是缺乏一个整体的认知，这本书就像是给我提供了一张地图，让我能够清晰地看到这些技巧是如何融入到整个游戏开发的庞大体系中的。我还在期待着书中关于“对象池”模式的阐述，因为在处理频繁创建和销毁的游戏对象时，性能优化一直是一个绕不开的话题，相信这本书会有独到的见解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就足够吸引人了，那种深邃的蓝色背景，搭配上简洁却又不失力量感的字体，让人一眼就能感受到它所蕴含的专业与深度。拿到手里，纸张的触感也很棒，不是那种光滑得有点廉价的印刷纸，而是带有微微纹理的，翻阅起来有着一种沉甸甸的实在感。我当初决定买这本书，很大程度上是因为它背后那群游戏开发爱好者的推荐，大家都在讨论着其中的“模式”如何改变了他们的编程思路，如何让他们写出更优雅、更易于维护的代码。我个人非常喜欢这种由实践经验沉淀下来的智慧结晶，尤其是在游戏开发这个日新月异的领域，那些经过时间检验的经典设计思想，其价值是无可估量的。虽然我还没有开始深入阅读，但光是目录就已经让我充满了期待。里面的章节标题，比如“实体组件系统”、“状态模式”、“发布/订阅模式”等等，每一个都触动着我作为一名程序员的好奇心。我常常在开发过程中遇到一些棘手的代码结构问题，或者感觉自己的代码越来越难以扩展，这个时候，我就需要这样一本能够提供系统性解决方案的宝典。我希望这本书能够真正地启发我，让我看到那些别人已经走通的、高效的编程路径，并且能够融会贯通，应用到我自己的项目中去。