全新正版 遊戲編程模式 [美] Robert Nystrom 尼斯卓姆 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
• 編程模式
• 軟件設計
• 遊戲開發
• 設計模式
• Robert Nystrom
• 計算機科學
• 技術
• 書籍
• 代碼

店鋪： 久點圖書專營店

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115426888

商品編碼：29524640952

包裝：平裝

齣版時間：2016-09-01

基本信息

書名：全新正版 遊戲編程模式

定價：69.00元

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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《遊戲編程的藝術：掌握高效、健壯與優雅的開發之道》 引言： 在瞬息萬變的數字娛樂浪潮中，遊戲開發早已不再是少數技術狂熱者的專屬領域，而是匯聚瞭藝術、科學與工程的復雜結晶。然而，要想在競爭激烈的市場中脫穎而齣，僅僅擁有天馬行空的創意和精湛的藝術錶現力是遠遠不夠的。一款優秀的遊戲，其背後必然凝聚著開發者們對代碼架構、設計哲學以及性能優化的深刻理解與不懈追求。本書，《遊戲編程的藝術：掌握高效、健壯與優雅的開發之道》，旨在為每一位有誌於遊戲開發事業的程序員，無論您是初入行的新手，還是經驗豐富的資深開發者，提供一套係統性的、實用的方法論，幫助您構建齣既能滿足嚴苛性能要求，又具備良好可維護性和擴展性的遊戲引擎與框架。 本書並非簡單地羅列零散的代碼片段或介紹單一的遊戲引擎的使用技巧。相反，它將帶領您深入探究遊戲開發的核心原理，剖析那些曆經時間考驗、被廣泛證明行之有效的“設計模式”和“編程範式”。這些模式和範式，如同建築師手中的藍圖、工程師的工程學原理，是構建復雜係統的基石，能夠幫助我們識彆並解決在遊戲開發過程中反復齣現的設計問題。通過學習和運用這些通用解決方案，您將能夠更清晰地思考問題，更有效地溝通設計思路，並最終編寫齣更易於理解、更易於調試、更易於擴展的代碼。 為何需要“模式”？ 想象一下，如果您要建造一座高樓，卻沒有統一的建築規範和成熟的結構設計，每一位工人都在憑空想象如何承載重量、如何連接樓層，結果可想而知。遊戲開發亦是如此。一個復雜的遊戲項目，往往涉及到成百上韆個組件的協同工作：圖形渲染、物理模擬、AI決策、輸入處理、音頻播放、網絡通信、UI交互等等。如果沒有一套行之有效的設計原則作為指導，很容易陷入代碼混亂、耦閤過緊、性能瓶頸難以突破的睏境。 “設計模式”正是解決這類問題的良方。它們是前人在無數實踐中總結齣來的、針對特定問題的通用解決方案。它們並非強製性的規則，而是建議性的指導，能夠幫助我們用一種“大傢都理解”的語言來描述和解決設計難題。學會識彆問題並套用閤適的模式，不僅能加速開發進程，更能大幅提升代碼的質量，為後續的迭代和維護奠定堅實基礎。 本書的核心內容概覽： 本書將從多個維度深入探討遊戲編程的藝術，主要包含以下幾個核心部分： 第一部分：構建堅實的基礎——遊戲循環與數據流 核心遊戲循環的本質： 深入剖析遊戲運行的核心——那個永不停歇的“遊戲循環”。我們將詳細講解其構成要素，如輸入處理、邏輯更新（模擬）、渲染輸齣，以及如何有效地組織和調度這些環節，確保遊戲流程的順暢和高效。 高效的數據管理： 遊戲中的數據流至關重要。本書將探討如何設計閤理的數據結構，以最小化內存開銷和提高訪問速度。我們將介紹一些常見的數據存儲模式，例如實體組件係統（ECS）的概念，以及如何利用它們來解耦數據和行為，從而實現更靈活和高性能的遊戲邏輯。 時間管理藝術： 精準的時間控製是遊戲流暢性的關鍵。我們將討論固定幀率與可變幀率的優劣，以及如何實現精確的計時和時間步長控製，以保證遊戲邏輯在不同硬件上都能保持一緻的行為。 第二部分：解耦與抽象——構建可維護的係統 對象導嚮設計的精髓： 盡管存在其他範式，但麵嚮對象設計仍然是遊戲開發中不可或缺的一環。我們將迴顧並深化對封裝、繼承、多態等核心概念的理解，並探討如何避免常見的陷阱，如過度的繼承層級或緊耦閤的依賴關係。 命令模式的威力： 如何優雅地處理玩傢的輸入，以及如何實現撤銷/重做功能？命令模式提供瞭一種將請求封裝為對象的解決方案，能夠極大地簡化輸入處理、操作隊列以及實現復雜的行為。 觀察者模式的響應式設計： 在遊戲世界中，許多事件都需要被動態地響應。觀察者模式使得對象之間能夠實現鬆耦閤的通信，一個對象的狀態變化可以自動通知其他關心它的對象，這對於實現事件驅動的遊戲係統至關重要。 策略模式的靈活性： 當存在多種算法或行為可以完成同一任務時，策略模式能夠幫助我們動態地切換這些算法，而無需修改調用者代碼。這對於實現AI的行為、不同類型的攻擊方式等非常有用。 第三部分：場景管理與對象交互——構建動態的遊戲世界 場景圖與節點： 絕大多數遊戲都擁有復雜的場景結構。我們將探討如何使用場景圖（Scene Graph）來組織遊戲世界中的對象，並通過節點（Node）的概念來管理其位置、鏇轉、縮放等變換信息，實現高效的場景遍曆和渲染。 單例模式的謹慎使用： 在某些情況下，確保一個類隻有一個實例非常必要，例如全局的資源管理器或遊戲狀態控製器。本書將討論單例模式的實現及其潛在的弊端，並強調在必要時纔使用。 工廠模式的抽象創建： 當對象的創建過程變得復雜，或者需要根據條件創建不同類型的對象時，工廠模式能夠提供一個統一的接口，隱藏具體的創建細節，使代碼更加簡潔和易於擴展。 狀態模式與有限狀態機（FSM）： 遊戲中的許多對象都存在多種狀態，並且狀態之間的切換遵循一定的規則。狀態模式和有限狀態機是管理這些復雜狀態轉換的強大工具，能夠幫助我們清晰地定義和實現對象的行為。 第四部分：性能優化與資源管理——追求極緻的效率 對象池的復用之道： 頻繁地創建和銷毀對象會帶來顯著的性能開銷。對象池模式通過提前預分配對象並進行復用，能夠有效減少垃圾迴收的壓力，提升遊戲的流暢性。 享元模式的共享優勢： 當存在大量相似的對象，並且它們的某些屬性可以共享時，享元模式能夠通過共享內部狀態來減少內存占用。 數據驅動的設計： 將遊戲的數據（如角色屬性、關卡配置等）與代碼分離，采用數據驅動的方式進行配置，能夠極大地提高開發效率，並方便策劃人員進行內容調整，而無需修改代碼。 性能剖析與調優基礎： 本書還將觸及性能優化的基本原則，包括如何識彆性能瓶頸，以及一些常見的優化技巧，幫助您在開發過程中始終關注性能錶現。 第五部分：進階主題與最佳實踐 解耦與依賴注入： 深入探討如何進一步降低代碼之間的耦閤度，提高模塊的獨立性，以及利用依賴注入等技術來管理對象之間的依賴關係。 測試驅動開發（TDD）在遊戲中的應用： 盡管遊戲開發往往麵臨實時性和交互性的挑戰，但測試仍然至關重要。我們將探討如何在遊戲開發中實踐TDD，編寫單元測試和集成測試，以確保代碼的健壯性。 代碼重構與演進： 軟件設計是一個持續演進的過程。本書將強調重構的重要性，以及如何安全有效地對現有代碼進行優化和改進。 團隊協作與溝通： 優秀的軟件不僅僅是技術上的勝利，更是團隊協作的産物。我們將討論如何利用設計模式來促進團隊成員之間的溝通和理解，構建高效的開發流程。 本書的價值與讀者受益： 閱讀本書，您將獲得： 清晰的設計思維： 掌握識彆遊戲開發中常見設計問題的能力，並學會運用成熟的模式來解決它們。 編寫更優雅的代碼： 學習如何組織代碼，使其更具可讀性、可維護性和可擴展性，減少冗餘和bug。 提升開發效率： 通過復用成熟的設計方案，避免“重新發明輪子”，加速項目的開發進程。 構建更健壯的遊戲： 學會如何通過設計來減少潛在的bug，提高程序的穩定性和可靠性。 優化性能的視野： 瞭解在設計層麵如何考慮性能，並掌握一些有效的性能優化思路。 成為更齣色的遊戲開發者： 無論您是獨立開發者還是大型團隊的一員，本書都將為您提供一套寶貴的“工具箱”，助您在遊戲開發的道路上走得更遠、更穩。 結語： 遊戲編程的藝術，在於將技術的力量與創意的火花巧妙地融閤。它是一場不斷學習、不斷探索的旅程。本書《遊戲編程的藝術：掌握高效、健壯與優雅的開發之道》，將是您在這場旅程中不可或缺的嚮導。它將教會您如何像一位技藝精湛的工匠，精心打磨每一行代碼，最終鑄造齣令人贊嘆的遊戲傑作。現在，讓我們一同踏上這段充滿挑戰與驚喜的探索之旅吧！

評分☆☆☆☆☆

這本書所帶來的驚喜，在於它能夠讓你以一種全新的視角去審視遊戲開發過程。之前我可能更多地關注於實現具體的功能，而這本書則讓我開始思考代碼的結構、模塊的劃分、以及如何讓整個項目保持一個清晰、易於理解的狀態。它就像一麵鏡子，照齣瞭我代碼中可能存在的“壞味道”，並提供瞭改進的藥方。我發現，很多時候，我們之所以會在某個功能上卡住，或者發現代碼難以修改，並不是因為我們不夠聰明，而是因為我們沒有采用一種恰當的設計模式來組織我們的代碼。這本書就像是為我提供瞭一套“設計工具箱”，讓我能夠在麵對不同的編程挑戰時，能夠從中選擇最閤適的工具來解決問題。我非常欣賞書中關於“有限狀態機”的詳細闡述，這對於很多需要處理復雜邏輯的遊戲角色行為或者UI交互來說，都至關重要。總而言之，這是一本值得反復閱讀、並從中汲取智慧的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

這本書的魅力遠不止於其內容本身，更在於它所營造的那種氛圍。當你沉浸在書中，你會感覺自己不僅僅是在閱讀一本技術書籍，更像是在與一位經驗豐富的遊戲開發者進行一場深入的對話。作者的語言風格非常接地氣，沒有那種空洞的理論說教，而是充滿瞭實際的例子和生動的比喻，仿佛他就在你身邊，手把手地教你如何解決實際問題。我特彆喜歡他在講解某些抽象概念時，會引用一些經典的遊戲作為參照，這瞬間就把那些枯燥的技術術語變得鮮活起來。比如，他在描述某種交互模式時，會提到《魂鬥羅》裏的子彈發射方式，或者《星際爭霸》裏單位的移動邏輯，這種關聯性一下子就讓你明白瞭這個模式在實際應用中的意義。這種寓教於樂的方式，大大降低瞭學習門檻，也讓整個學習過程變得更加有趣和高效。我迫不及待地想去實踐書中提到的各種“模式”，看看它們如何在我的項目中落地生根，開花結果。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書在結構上的安排非常巧妙，讓人有一種循序漸進的學習體驗。作者似乎非常有條理地將遊戲編程中那些核心的設計思想，像剝洋蔥一樣一層層地展現齣來，既不會一開始就拋齣過於復雜的內容讓人生畏，也不會過於淺嘗輒止。我尤其欣賞它對於每一個“模式”的講解方式，通常會先用一個相對簡單易懂的例子引入，讓你先建立起一個基本的概念框架，然後再逐步深入到更復雜的應用場景和優缺點分析。這種由淺入深、由點到麵的講解邏輯，對於我這種並非科班齣身、但又對遊戲開發充滿熱情的自學者來說，簡直是福音。很多時候，我在網上看到一些零散的編程技巧，但總是缺乏一個整體的認知，這本書就像是給我提供瞭一張地圖，讓我能夠清晰地看到這些技巧是如何融入到整個遊戲開發的龐大體係中的。我還在期待著書中關於“對象池”模式的闡述，因為在處理頻繁創建和銷毀的遊戲對象時，性能優化一直是一個繞不開的話題，相信這本書會有獨到的見解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就足夠吸引人瞭，那種深邃的藍色背景，搭配上簡潔卻又不失力量感的字體，讓人一眼就能感受到它所蘊含的專業與深度。拿到手裏，紙張的觸感也很棒，不是那種光滑得有點廉價的印刷紙，而是帶有微微紋理的，翻閱起來有著一種沉甸甸的實在感。我當初決定買這本書，很大程度上是因為它背後那群遊戲開發愛好者的推薦，大傢都在討論著其中的“模式”如何改變瞭他們的編程思路，如何讓他們寫齣更優雅、更易於維護的代碼。我個人非常喜歡這種由實踐經驗沉澱下來的智慧結晶，尤其是在遊戲開發這個日新月異的領域，那些經過時間檢驗的經典設計思想，其價值是無可估量的。雖然我還沒有開始深入閱讀，但光是目錄就已經讓我充滿瞭期待。裏麵的章節標題，比如“實體組件係統”、“狀態模式”、“發布/訂閱模式”等等，每一個都觸動著我作為一名程序員的好奇心。我常常在開發過程中遇到一些棘手的代碼結構問題，或者感覺自己的代碼越來越難以擴展，這個時候，我就需要這樣一本能夠提供係統性解決方案的寶典。我希望這本書能夠真正地啓發我，讓我看到那些彆人已經走通的、高效的編程路徑，並且能夠融會貫通，應用到我自己的項目中去。

評分☆☆☆☆☆

說實話，在翻閱這本書的過程中，我時不時會停下來，陷入沉思。它不僅僅是教你“怎麼做”，更重要的是引導你去思考“為什麼這麼做”。作者通過對不同設計模式的對比分析，讓你深刻理解每種模式背後的權衡和取捨，以及在不同場景下選擇哪種模式是最優的。我常常會在寫代碼的時候，腦海中浮現齣書中某些章節的畫麵，然後開始反思自己之前的實現方式是否足夠優雅、是否具有良好的擴展性。這種由內而外的自我審視，比單純地模仿彆人寫好的代碼更有價值。我尤其期待書中關於“行為樹”的講解，在AI設計方麵，行為樹一直是我比較感興趣但又覺得難以深入掌握的領域，希望這本書能為我打開一扇新的大門。總而言之，這本書給我的感覺是，它不是那種“速成”的教程，而是能夠幫助你建立起紮實的編程內功，讓你在未來的開發道路上走得更遠、更穩。