游戏开发设计模式之原型模式 & unity3d JSON的使用（unity3d 示例实现）

实现原型模式

原型模式带来的好处就是，想要构建生成任意独特对象的生成类，只需要一个生成类和一个原型即可。
当我们有一个抽象的敌人Monster类就有很多继承它的各种各样的敌人，人类、动物、龙等等，如果我们想为每个敌人做一个生成器父类Spawner，也会有与monster对应数量的子类，也许就会这样：

这样就会产生类的数量变多，而且这些类的功能是重复的。
开始的spawner类可能是这样的：

 1 using UnityEngine;
 2 using System.Collections;
 3 
 4 public class Spawner : MonoBehaviour {
 5   public GameObject createPerson(GameObject Person)
 6   {
 7       return Instantiate(Person);
 8   }
 9   public GameObject createAnimal(GameObject Animal)
10   {
11       return Instantiate(Animal);
12   }
13   public GameObject createDragon(GameObject Dragon)
14   {
15       return Instantiate(Dragon);
16   }
17 }

上面的代码可见我们有重复的方法，而且随着敌人子类增多这种重复代码会越来越多。
我们可以视所有怪兽为一个原型，让Spawner类只生成这个原型，通过改变这个原型来生产不同的怪兽。
再进一步，我们可以让这个原型有一个生成自己的方法，就不需要在Spawner类中new了只需要在Spawner类调用原型的方法就可以，我们做一个monster生成（克隆）自己的方法clone（）。

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class Monster : MonoBehaviour {
    public string MonsterName;
    public int attack;
    public int defense;
    public string weapon;

    // Use this for initialization
 /*   virtual public Monster clone()
    {
        return this;
    }*/
  public  GameObject clone()
    {
        return Instantiate(this.gameObject) as GameObject;
    }
}

这里存在一个深复制和浅复制的问题，C#数据类型大体分为值类型(valuetype)与引用类型 (referencetype)。对于值类型数据，复制的时候直接将数据复制给另外的变量，而对于引用型变量而言，复制时，其实只是复制了其引用。复制引用的方式叫浅复制，而逐一复制被复制对象的数据成员的方式称为深复制。
unity的Instantiate就是深复制GameObject
如果你想浅复制clone函数为：

  virtual public Monster clone()
    {
        return this;
    }

浅复制返回它本身的引用，如果你想深复制，就Instantiate一个新的：

  public  GameObject clone()
    {
        return Instantiate(this.gameObject) as GameObject;
    }

再看看子类

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class AnimalMonster : Monster
{
    public AnimalMonster()
    {
        MonsterName = "Animal";
        attack = 8;
        defense = 15;
        weapon = "tooth";
    }

}

这样每个敌人子类都有一个clone方法，就不需要每个都配一个Spawner类了，一个Spawner就可以。

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class Spawner : MonoBehaviour {
    Monster prototype;
    // Use this for initialization
   public void setPrototype(Monster _prototype)
    {
        this.prototype = _prototype;
    }
    
  public  GameObject createMonster()
    {
        return prototype.clone();
    }
}

创建他们的方法也很简单，设置原型，create。

            spawner.setPrototype(People);
            spawner.createMonster();
            spawner.setPrototype(Animal);
            spawner.createMonster();

克隆出的属性值都和原型相同，如果当前怪兽处在某种状态，比如，中毒、虚弱、灼烧，也可以被复制下来。
再进一步，我们可以通过构造函数实例化不同的spawner对象来代替不同的spawner子类，使spawner实体专一化的生成某种怪兽
u

sing UnityEngine;
using System.Collections;

public class Spawner : MonoBehaviour {
    Monster prototype;
    // Use this for initialization
   public Prototype(Monster _prototype)
    {
        this.prototype = _prototype;
    }
    
  public  GameObject createMonster()
    {
        return prototype.clone();
    }
}

Spawner PersonSpawner = new Spawner(People);
Spawner AnimalSpawner = new Spawner(Animal);
PersonSpawner.createMonster();
AnimalSpawner.createMonster();

利用泛型类实现原型模式

再进一步，我们可以建立一个SpawnerFor泛型类来更加专一的生成某种怪兽，SpawnerFor泛型类继承自Spawner类

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class SpawnerFor<T> : Spawner
    where T : Monster
{
    T prototype;
}

    Spawner s1;
    Spawner s2;
    void Start()
    {
     s1 = new SpawnerFor<PersonMonster>();
     s2 = new SpawnerFor<AnimalMonster>();
     s1.setPrototype(People);
     s2.setPrototype(Animal);
s1.createMonster();
     s2.createMonster();
}

如果不是返回gameobject，就要写一个这样的方法：

  public GameObject createMonster()
     {
         return new T();
     }

关于First Class type

最好的办法是把类型当做参数付给了生成类，这种类型叫做First Class类型，这样把要生成的怪兽的类型作为参数付给Spawner，Spawner就知道原型是要生成这种类型的参数了。
我们把类型分为三类：
First Class。该类型可以作为函数的参数和返回值，也可以赋给变量。
Second Class。该类型可以作为函数的参数，但不能从函数返回，也不能赋给变量。
Third Class。该类型作为函数参数也不行
也就是说First Class type可以把类型看作是对象来赋值、返回值等等。
但是在C++和C#中类的类型都不是First Class type，所以需要进行一些操作，像上面的方法那样。

实现结果

对原型进行数据建模

我们通过数据建模data modeling把代码变成实在的数据。
通过这种方法我们不需要Monster的子类了，因为Monster里的属性都是相同的，我们只需要一个Monster类和一个存了各种敌人的数据的文件即可。这种方式的好处在数据量大的游戏中尤为明显，省去大量代码。我们首先需要把每个怪兽的属性都储存起来，然后能提供给Spawner读取，这就是序列化与反序列化。
也通过序列化和反序列化对原型进行数据建模。使用JSON，XML等等都可以，此处博主用JSON实现
JSON(JavaScript Object Notation) 是一种轻量级的数据交换格式。它基于ECMAScript的一个子集。易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成(网络传输速率)。
JSON 有简易的语法，XML有范的标签形式，JSON和XML有一个很大的区别在于有效数据率。JSON作为数据包格式传输的时候具有更高的效率，这是因为 JSON不像XML那样需要有严格的闭合标签，这就让有效数据量与总数据包比大大提升，从而减少同等数据流量的情况下，网络的传输压力

具体可以查看写得很全很详细

我们可以在代码中生成JSON，也可以自己在txt中编写，大概的格式是这样的

       {
            "MonsterName": "Person",
            "attack": 10,
            "defense": 10,
            "weapon": "Sword"
        }

上面是本文的例子，但是如果敌人类是这样的：

    {
            "MonsterName": "dwarf saber",
            "HP": 10,
            "characteristic": "DEF up",
            "weapon": "sword",
"attacks": ["hack","chop"]
        }
       {
            "MonsterName": "dwarf archer",
            "HP": 10,
            "characteristic": "DEF up",
            "weapon": "bow",
"attacks": ["shoot","sight"]

        }
       {
            "MonsterName": "dwarf caster",
            "HP": 10,
            "characteristic": "DEF up",
            "weapon": "wand",
"magic": ["fire ball","ice storm"]

        }

好吧，虽然在矮人中caster这个职阶并不常见（武器想写破尽万法之符来着，但是fate里没有矮人英雄啊。。矮人还是多出现在欧洲风游戏里= =；）

可以明显发现里面的HP，characteristic属性是一样的，因为都是矮人，矮人本身的特性都是一样的，这里我们就出现了重复，解决方法就是使用享元模式，把相同的单拿出来，或者放在最普通的“原怪兽”或者是一个比较简单的怪兽里，再在其他怪兽中加一个这个原模型方便取值，这里博主把它放在矮人平民中。享元模式可以节省大量空间和读取时间：

   {
            "MonsterName": "dwarf civilian",
            "HP": 10,
            "characteristic": "DEF up",
        }
       {
            "MonsterName": "dwarf saber",
            "prototype": "dwarf civilian",
            "weapon": "sword",
"attacks": ["hack","chop"]
        }
       {
            "MonsterName": "dwarf archer",
            "prototype": "dwarf civilian",
            "weapon": "bow",
"attacks": ["shoot","sight"]

        }
       {
            "MonsterName": "dwarf caster",
            "prototype": "dwarf civilian",
            "weapon": "wand",
"magic": ["fire ball","ice storm"]
        }

也可以实现道具和武器的多元化，比如一把“火焰剑”就可以视为一把长剑，和附加伤害，还有一个好听的名字：

       {
            "Name": "FireBlaze",
            "prototype": "long sword",
            " additionalDamage ": 10
        }

长剑中就包含了剑类所有的基本属性，比如基础伤害，武器相克效果，等等等。。这就是细微的改变带来丰富的变化！

接下来要说JSON在unity中的代码实现，
分为在txt中写入数据叫做序列化，和读取数据叫做反序列化，
首先我们需要LitJson.dll（文章最后github链接中含有本文测试所有游戏代码和LitJson.dll）
在类前面需要：

using UnityEngine;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using LitJson;
using System.IO;
#if UNITY_EDITOR
using UnityEditor;
#endif

在.net中的解析方式，在unity中用最后一种

主要类	命名空间
DataContractJsonSerializer	System.Runtime.Serialization.Json
JavaScriptSerializer	System.Web.Script.Serialization
JsonArray、JsonObject、JsonValue	System.Json
JsonConvert、JArray、JObject、JValue、JProperty	Newtonsoft.Json

先看写入文件方法：

void WriteJsonToFile(string path, string fileName)
    {
        System.Text.StringBuilder strB = new System.Text.StringBuilder();
        JsonWriter jsWrite = new JsonWriter(strB);
        jsWrite.WriteObjectStart();
        jsWrite.WritePropertyName("Monster");//Monster为对象数组名
 
        jsWrite.WriteArrayStart();//对象数组

        jsWrite.WriteObjectStart();
        jsWrite.WritePropertyName("MonsterName");
        jsWrite.Write("Person");
        jsWrite.WritePropertyName("attack");
        jsWrite.Write(10);
        jsWrite.WritePropertyName("defense");
        jsWrite.Write(10);
        jsWrite.WritePropertyName("weapon");
        jsWrite.Write("Sword");
        jsWrite.WriteObjectEnd();
        jsWrite.WriteObjectStart();
        jsWrite.WritePropertyName("MonsterName");
        jsWrite.Write("Animal");
        jsWrite.WritePropertyName("attack");
        jsWrite.Write(8);
        jsWrite.WritePropertyName("defense");
        jsWrite.Write(15);
        jsWrite.WritePropertyName("weapon");
        jsWrite.Write("tooth");
        jsWrite.WriteObjectEnd();
        jsWrite.WriteObjectStart();
        jsWrite.WritePropertyName("MonsterName");
        jsWrite.Write("Dragon");
        jsWrite.WritePropertyName("attack");
        jsWrite.Write(100);
        jsWrite.WritePropertyName("defense");
        jsWrite.Write(200);
        jsWrite.WritePropertyName("weapon");
        jsWrite.Write("fire breath");
        jsWrite.WriteObjectEnd();

        jsWrite.WriteArrayEnd();
        jsWrite.WriteObjectEnd();
        Debug.Log(strB);
        //创建文件目录
        DirectoryInfo dir = new DirectoryInfo(path);
        if (dir.Exists)
        {
            Debug.Log("This file is already exists");
        }
        else
        {
            Directory.CreateDirectory(path);
            Debug.Log("CreateFile");
#if UNITY_EDITOR
            AssetDatabase.Refresh();
#endif
        }
        //把json数据写到txt里
        StreamWriter sw;
        if (File.Exists(fileName))
        {
            //如果文件存在，那么就向文件继续附加（为了下次写内容不会覆盖上次的内容)
            sw = File.AppendText(fileName);
            Debug.Log("appendText");
        }
        else
        {
            //如果文件不存在则创建文件
            sw = File.CreateText(fileName);
            Debug.Log("createText");
        }
        sw.WriteLine(strB);
        sw.Close();
#if UNITY_EDITOR
        AssetDatabase.Refresh();
#endif

    }

然后是读出，读出方法我们放在Spawner类里

Monster ReadJsonFromTXT(string name)
    {
        //解析json
        Monster monster = new Monster();
        JsonData jd = JsonMapper.ToObject(txt.text);
        print(jd.IsArray);
        JsonData monsterData = jd["Monster"];
        print(monsterData.IsArray);
        //打印一下数组
        for (int i = 0; i < monsterData.Count; i++)
        {
            if (name == monsterData[i]["MonsterName"].ToString())
            {
                monster.MonsterName = monsterData[i]["MonsterName"].ToString();
                monster.attack = int.Parse(monsterData[i]["attack"].ToString());
                monster.defense = int.Parse(monsterData[i]["defense"].ToString());
                monster.weapon = monsterData[i]["weapon"].ToString();
            }
        }

        return monster;
    }

写好的JSON可以在这个网站中测试http://www.bejson.com/，这是博主生成的JSON

实现结果

JSON测试结果，成功生成Monster

总结

基本的好处就是对象可以深复制自己，可以很方便有无差错的生成实体，并且把本来大量的类和与之对应的生成类（而且还会随着扩充增加！），缩小成一个原型类，一个生成类，一个数据文件，减少了大量重复的，甚至不重复的代码量！数据文件可以根据实际情况选择xml或者是JSON或者是别的。
进一步考虑，玩家们都喜欢丰富的游戏，像这样可以对数据进行微小的改动就会产生很多变化，代码量花费很少，还能产生丰富的游戏世界，何乐而不为？

测试用全部代码及dll文件已共享至GitHub

命令模式：游戏开发设计模式之命令模式（unity3d 示例实现）

对象池模式：游戏开发设计模式之对象池模式（unity3d 示例实现）

博主近期渲染：最近用unity5弄的一些渲染

---- by wolf96