Breakout游戏
好极了，本章谈论了很多辅助类，最终是时候把它们派上些用场了。这里我将跳过游戏的构思阶段，Breakout游戏大体上说只是一个Pong游戏缩略版本，它只有单人模式，面对的是一墙砖块。最初Breakout游戏是由Nolan Bushnell和Steve Wozniak发明的，并在1976年由Atari公司发行。在这个早期版本中，它就像Pong游戏一样仅仅是个黑白游戏，但为了让它更让人振奋，给显示器上蒙了一层透明条纹来给砖块上色（如图3-13所示）。
实际上，您将通过复用一些Pong的组件以及本章学到的辅助类，走一条相似的路。Breakout是一个比Pong更加复杂的游戏；它有很多level关卡，而且有相当大的改进空间。例如，Arkanoid是Breakout的一个克隆，并且在20世纪80-90年代有许多游戏都是基于这个游戏创意，它们添加了武器、更好的图形特效，以及许多砖块摆放位置不同的level关卡。
正如图3-14中所见，BreakoutGame类以和上一章的Pong类相似的方式构建。sprite处理被忽略是因为现在是使用SpriteHelper类完成的。其它一些内部方法和调用也被某些辅助类取代了。例如，StartLevel方法基于当前level值产生一个新的随机level值，这里你将使用RandomHelper类产生这些随机值。
请注意，在这个类中还可以看到许多测试方法。在下一章中将对辅助类做一些类似的改进，下一章将介绍BaseGame和类对处理游戏类的TestGame类，尤其是单元测试变得更加简单和更有条理。
看一看图3-15对接下来几页将要开发的Breakout游戏有一个快速概览。它相当有趣，肯定比Pong游戏更有可玩性，无论如何Pong游戏只有两个人玩的时候才有意思。Breakout游戏使用了相同的背景纹理和两个来自于Pong项目的声音文件，不过你也为球板（paddle）添加了一个新纹理（BreakoutGame.png）、球、砖块，以及胜出level关卡（BreakoutVictory.wav）和打碎砖块（BreakoutBlockKill.wav）的新的声音文件。
Breakout中的单元测试
在开始从头到尾复制/粘贴上一个项目的代码、使用新的辅助类以及绘制新的游戏元素之前，应该考虑一下游戏以及你可能遇到的问题。当然，您可以继续前进，并且实现游戏，但后面可能会困难很多，比如检测碰撞，它是这个游戏最难的部分。单元测试帮助您解决，至少是提供了一种简单的方式，检查游戏的所有基本部分，帮助您组织代码，强制你只编写真正需要的东西。就如以前一样，先从游戏最直观的部分开始，并测试它，然后添加更多的单元测试直到你都完成，最后把一切组合起来并测试最终的游戏。
下面是Breakout游戏中单元测试的要点概览；本章的更多内容是察看完整的源代码。你还没有TestGame类，所以您仍然得使用上一章用过的同一种单元测试。查看下一章，有更好的方式做静态单元测试。你只有三个单元测试，但它们会被使用和修改很多次，就像我实现游戏的时候那样。
-
TestSounds -只是一个快速测试以检查项目中所有新增的声音文件。按下space键、Alt键、Control键和Shift键来播放声音。我还在播放下一个声音之前添加了一个小小的暂停，这样更容易听清楚。这个测试被用来检查为这个游戏新建的XACT项目。
-
TestGameSprites -这个测试最初用来测试SpriteHelper类，不过后来所有代码都被移到了游戏类的Draw方法中。该测试还用来初始化游戏中的所有砖块；这部分代码被移到了构造器中，它将被展示在本章结尾。这告诉你结尾处的复杂测试并不重要，因为该测试现在只有4行代码，重点是利用测试让您编写游戏的生活更加简单。每当需要的时候，可以复制/粘贴单元测试有用的部分到你的代码。静态单元测试也没有必要像辅助类的动态单元测试那样完整，因为您只在构建和测试游戏的时候使用它们。当游戏运行，您就不再需要这些静态单元测试，除非游戏的测试部分在后面的时间还有需要。
-
TestBallCollisions -就像上一章检测球的碰撞那样是最有用的单元测试。这里，你要检测碰撞是否如预期的发生在屏幕边缘和球板上。要完成这一点只需要一些小改动。然后就是更加复杂的砖块碰撞代码，这个稍后将详细说明。你甚至可能想出更多的方法来检测碰撞，如果你喜欢还可以改进游戏。例如，把球发射到砖块墙的后面，看看它能否正确的打碎所有砖块，就很有意义。
Breakout级别
因为你要用到很多Pong游戏里现成的东西，所以可以跳过那些相似或者相同的代码。就现在来说，您应该关注的是那些新变量：
/// <summary> /// How many block columns and rows are displayed? /// </summary> const int NumOfColumns = 14, NumOfRows = 12; /// <summary> /// Current paddle positions, 0 means left, 1 means right. /// </summary> float paddlePosition = 0.5f; /// <summary> /// Level we are in and the current score. /// </summary> int level = 0, score = -1; /// <summary> /// All blocks of the current play field. If they are /// all cleared, we advance to the next level. /// </summary> bool[,] blocks = new bool[NumOfColumns, NumOfRows]; /// <summary> /// Block positions for each block we have, initialized in Initialize(). /// </summary> Vector2[,] blockPositions = new Vector2[NumOfColumns, NumOfRows]; /// <summary> /// Bounding boxes for each of the blocks, also precalculated and /// checked each frame if the ball collides with one of the blocks. /// </summary> BoundingBox[,] blockBoxes = new BoundingBox[NumOfColumns, NumOfRows];
首先你定义砖块有多少列和你能拥有砖块数量的最大值；在第一level关卡不会填满砖块行，只使用砖块最大数量的10%。球板定位也比在Pong游戏中的简单一些，因为你只有一个玩家。之后保存当前游戏的level级别和得分，这些是新内容。在Pong游戏中每个玩家只有三个球，如果所有球丢失游戏就结束了。在Breakout中，玩家从level 1开始，直到他最后丢掉球为止，可以不断地向上升级。这里不会得到高分，也没有任何游戏字体，所以级数和分数就直接在窗口的标题栏上进行更新。
接下来定义所有的砖块；最重要的数组就是blocks，它会告诉您哪个砖块当前被使用。Blocks在每一级开始之前初始化，然而blockPositions和blockBoxes只在游戏类的构造器中初始化一次；blockPositions用来确定待渲染砖块的中心位置，blockBoxes用来确定砖块的碰撞检测的边界盒（bounding box）。要注意的是，无论这些数组还是位置数值都没有使用屏幕坐标系。所有的位置数据被保存为0-1的格式：0代表左边或者顶部，1代表右边或者底部。这种方式可以使游戏独立于分辨率，并且使得渲染和碰撞检测都更容易。
level级别是在StartLevel方法中产生的，这个方法在游戏开始以及每次升一级的时候被调用：
void StartLevel()
{
// Randomize levels, but make it more harder each level
for (int y = 0; y < NumOfRows; y++)
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
blocks[x, y] =
RandomHelper.GetRandomInt(10) < level+1;
// Use the lower blocks only for later levels
if (level < 6)
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
blocks[x, NumOfRows - 1] = false;
if (level < 4)
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
blocks[x, NumOfRows - 2] = false;
if (level < 2)
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
blocks[x, NumOfRows - 3] = false;
// Halt game
ballSpeedVector = Vector2.Zero;
// Wait until user presses space or A to start a level.
pressSpaceToStart = true;
// Update title
Window.Title =
"XnaBreakout - Level " + (level+1) +
" - Score " + Math.Max(0, score);
} // StartLevel
在第一个for循环里，你只是依照level级别重新填充整个砖块数组的值。在level 1中，level值设为0，并且只填充10%的砖块。RandomHelper.GetRandomInt(10)方法返回0-9范围内的值，这样小于1的概率只有10%。在level 1中，这个概率就上升到20%，直到你到达在level 10或更高，那就是100%了。实际上游戏没有上限，只要想玩就可以一直玩下去。
然后，你清除底下三行的砖块，让游戏开始的几级容易一些。在level 3 的时候，只有2行被移除，在level 5的时候就只移除1行，一直到level 7用到所有的行。
不同于Pong，在新游戏开始的时候球的速度向量。球停留在球板上，直到用户按下space键或者A键。然后球朝着一个随机位置弹离球板，球会在砖块墙、屏幕边界以及球板之间来回运动，直到所有的砖块都被打碎了玩家就通了一关，或者玩家由于没有接到球而输了。
最后，更新窗口的标题栏来显示到目前为止玩家的到达的关卡数和得分。在这个非常简单的游戏中，玩家每打碎一个砖块只得到1分；达到100分就非常棒了。但就如我之前所说，游戏没有限制。尽量取得更高的分数来体验游戏的快乐。
游戏循环
在Pong中游戏循环非常简单，主要包含用户输入以及碰撞检测代码。Breakout就稍微复杂一些，因为你必须处理球的两种状态。一种状态是球停留在球板上，等待用户按下space键；另一种状态是游戏进行中，必须要检测球与屏幕边界、球板、每个砖块之间的碰撞。
Update方法的大部分代码看起来和上一章的很像；处理第二个玩家的代码被删掉了，同时也在底部增加了一些新代码：
// Game not started yet? Then put ball on paddle.
if (pressSpaceToStart)
{
ballPosition = new Vector2(paddlePosition, 0.95f - 0.035f);
// Handle space
if (keyboard.IsKeyDown(Keys.Space) ||
gamePad.Buttons.A == ButtonState.Pressed)
{
StartNewBall();
} // if
} // if
else
{
// Check collisions
CheckBallCollisions(moveFactorPerSecond);
// Update ball position and bounce off the borders
ballPosition += ballSpeedVector *
moveFactorPerSecond * BallSpeedMultiplicator;
// Ball lost?
if (ballPosition.Y > 0.985f)
{
// Play sound
soundBank.PlayCue("PongBallLost");
// Game over, reset to level 0
level = 0;
StartLevel();
// Show lost message
lostGame = true;
} // if
// Check if all blocks are killed and if we won this level
bool allBlocksKilled = true;
for (int y = 0; y < NumOfRows; y++)
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
if (blocks[x, y])
{
allBlocksKilled = false;
break;
} // for for if
// We won, start next level
if (allBlocksKilled == true)
{
// Play sound
soundBank.PlayCue("BreakoutVictory");
lostGame = false;
level++;
StartLevel();
} // if
} // else
首先检查球是否还没有启动。如果球的位置没有变更，就把它放在玩家的球板中心。然后检查space键或者A键如果被按下，就同时启动球（你只要随机化ballSpeedVector的值，球就弹向砖块墙）。
最重要的方法是CheckBallCollisions，这个方法稍后再仔细察看。然后就像在Pong游戏中那样更新球，并检查是否没有接到球。如果玩家没有接到球，游戏结束，玩家可以从第1级重新开始。
最后，检查是否所有砖块都被打碎了以及关卡背完成。如果所有砖块被打碎，则播放胜利的音效，并且开始下一关卡。玩家看到屏幕上出现一条“You Won!”的信息（见Draw方法），按下space键就可以进入下一关卡了。
绘制游戏
归功于SpriteHelper类，Breakout 游戏的Draw方法变得简洁了：
protected override void Draw(GameTime gameTime)
{
// Render background
background.Render();
SpriteHelper.DrawSprites(width, height);
// Render all game graphics
paddle.RenderCentered(paddlePosition, 0.95f);
ball.RenderCentered(ballPosition);
// Render all blocks
for (int y = 0; y < NumOfRows; y++)
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
if (blocks[x, y])
block.RenderCentered(blockPositions[x, y]);
if (pressSpaceToStart &&
score >= 0)
{
if (lostGame)
youLost.RenderCentered(0.5f, 0.65f, 2);
else
youWon.RenderCentered(0.5f, 0.65f, 2);
} // if
// Draw all sprites on the screen
SpriteHelper.DrawSprites(width, height);
base.Draw(gameTime);
} // Draw(gameTime)
从渲染背景开始。你不必清空背景，因为背景纹理会填充整个背景。为了确保所有游戏元素都能渲染在背景之上，你要在渲染其他的游戏精灵之前立即绘制好背景。
接下来绘制球板和球，因为使用了SpriteHelper辅助类中的RenderCentered方法，这个操作非常简单，操作如下：（这个方法有三个重载版本，只要使用最方便的）
public void RenderCentered(float x, float y, float scale)
{
Render(new Rectangle(
(int)(x * 1024 - scale * gfxRect.Width/2),
(int)(y * 768 - scale * gfxRect.Height/2),
(int)(scale * gfxRect.Width),
(int)(scale * gfxRect.Height)));
} // RenderCentered(x, y)
public void RenderCentered(float x, float y)
{
RenderCentered(x, y, 1);
} // RenderCentered(x, y)
public void RenderCentered(Vector2 pos)
{
RenderCentered(pos.X, pos.Y);
} // RenderCentered(pos)
RenderCentered方法接收一个Vector2类型的参数，或者x、y两个float类型的参数，并且从0-1的格式（你在游戏中使用的格式）重新缩放定位到1024×768的分辨率。然后，SpriteHelper类的Draw方法再把所有的一切从1024×768的分辨率重新缩放到当前的屏幕分辨率。这或许听起来很复杂，但它用起来很简单。
接下来本关卡中的所有砖块被渲染，再一次的顺利要归功于砖块的位置已经在游戏的构造器中计算好了。看一看代码，那是关于如何在屏幕上部初始化砖块位置的：
// Init all blocks, set positions and bounding boxes
for (int y = 0; y < NumOfRows; y++)
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
{
blockPositions[x, y] = new Vector2(
0.05f + 0.9f * x / (float)(NumOfColumns - 1),
0.066f + 0.5f * y / (float)(NumOfRows - 1));
Vector3 pos = new Vector3(blockPositions[x, y], 0);
Vector3 blockSize = new Vector3(
GameBlockRect.X/1024.0f, GameBlockRect.Y/768, 0);
blockBoxes[x, y] = new BoundingBox(
pos - blockSize/2, pos + blockSize/2);
} // for for
边界盒变量blockBoxes用于碰撞检测，这个稍后讨论。位置计算也不是大事；x坐标范围从0.05到0.95按照你拥有的列数步进（如果你记得正确，是14列）。也可以试着把常量NumOfColumns的值改成20，场景就会有更多的砖块。
最后，如果玩家升级了或者输了，就会在屏幕上渲染对应的消息。然后，调用SpriteHelper类的DrawSprites方法渲染所有的游戏元素输出到屏幕上。看看对应的单元测试中是如何渲染砖块、球板和游戏信息的，我就是从单元测试开始的，然后才去实现游戏。
碰撞检测
Breakout游戏的碰撞检测比只要检测球拍和屏幕边界的Pong游戏更复杂一点。最复杂的部分就是，球撞击砖块的时候能正确地反弹回来。完整的检测代码请查看本章的源代码。
像上一个游戏一样，也有一个带有边界盒（bounding box）的球、屏幕边界和球板。砖块是新元素，并且为了检测每一个碰撞，每一帧你都要检测所有的砖块。如图3-16是游戏中砖块发生的的一个碰撞示例：
细看一下砖块的基本碰撞代码。屏幕边界和球板的碰撞检测与Pong游戏中的非常相似，并且可以借助TestBallCollisions单元测试来检查。为了检测砖块的碰撞，你要反复遍历所有的砖块，并且检查是否球的边界盒碰撞了这些砖块的边界盒。实际的游戏代码稍微更复杂一些，因为要检测撞上了边界盒的哪一边，以及球必须向哪个方向反弹，不过其余代码和主体思想还是相同的。
// Ball hits any block?
for (int y = 0; y < NumOfRows; y++)
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
if (blocks[x, y])
{
// Collision check
if (ballBox.Intersects(blockBoxes[x, y]))
{
// Kill block
blocks[x, y] = false;
// Add score
score++;
// Update title
Window.Title =
"XnaBreakout - Level " + (level + 1) + " - Score " + score;
// Play sound
soundBank.PlayCue("BreakoutBlockKill");
// Bounce ball back
ballSpeedVector = -ballSpeedVector;
// Go outta here, only handle 1 block at a time
break;
} // if
} // for for if