Unity3D 智能巡逻兵

1 游戏要求

1.1 游戏设计要求：

创建一个地图和若干巡逻兵(使用动画)；
每个巡逻兵走一个3~5个边的凸多边型，位置数据是相对地址。即每次确定下一个目标位置，用自己当前位置为原点计算；
巡逻兵碰撞到障碍物，则会自动选下一个点为目标；
巡逻兵在设定范围内感知到玩家，会自动追击玩家；
失去玩家目标后，继续巡逻；
计分：玩家每次甩掉一个巡逻兵计一分，与巡逻兵碰撞游戏结束；

1.2 程序设计要求：

必须使用订阅与发布模式传消息
- subject：OnLostGoal
- Publisher: ?
- Subscriber: ?
工厂模式生产巡逻兵

1.3 友善提示1：生成 3~5个边的凸多边型

随机生成矩形
在矩形每个边上随机找点，可得到 3 - 4 的凸多边型
5 ?

1.4 友善提示2：参考以前博客，给出自己新玩法

2 项目资源

代码资源

演示视频

3 游戏截图

游戏开始，显示10s游戏规则：（游戏规则为方向盘控制前进，左右旋转，前后移动，成功躲避巡逻兵追捕一次加1分，采集完所有的金矿即可获胜，滚轮可以实现镜头缩进和拉远,按着鼠标右键可以实现视角转动）

可以通过鼠标滚轮实现镜头缩进和拉远,按着鼠标右键实现视角转动，来观察游戏全貌

被巡逻兵抓住，游戏失败：

找到所有的金矿，游戏成功：

4 项目配置

下载代码资源（见上）地址中的Assets，新建unity3D项目，将下载的Assets文件夹替换掉新建项目的中的Assets文件夹，选择Assets中Scenes文件夹下的myScenes场景，点击运行按钮，即可开始游戏。

5 架构设计

6 创建预制

6.1 导入资源

创建一个地图和若干巡逻兵，可以先到unity资源商店中,在角色和环境大类中挑选出免费的且符合要求的资源，如下：

在unity中下载并导入到项目中。

6.2 创建预制

利用导入的资料包中的Prefabs文件夹下的预制，制作出我们所需要的人物和地图，拉到Resources/Prefabs下，并对其进行命以游戏中的名称，方便我们调用。

6.2.1 地图

地图制作如下：

出来调整大小以及对地图内部加入木块进行隔离外，为了对实现对碰撞的监测，我们需要加入Mesh Collider.

该场景中有9个格子，每个格子为一个区域，每个区域设置了一个BoxCollider用于检测玩家是否进入该区域。

6.2.2 金矿

同理，为了对实现对碰撞的监测，我们需要加入Mesh Collider.对is Trigger进行打勾，脚本要根据玩家碰撞到该金矿，进行相应的动作。

6.2.3 巡逻兵和玩家

巡逻兵如下：

玩家如下：

请添加图片描述
其中为了使得人物具有具有使用物理引擎和碰撞检测的能力，我们需要为巡逻兵和玩家预制添加Rigidbody和Capsule Collider两个部件；

Rigidbody需要对Freeze Rotation各个方向进行打勾，这样但人物发生碰撞时，就不会因为有转动力而一直保持选择了；

Capsule Collider需要调整组件中的Radius和Height两个属性使得人物外围的球形边框与之大致重合，因为这代表人物的碰撞检测范围。

对于巡逻兵我们还需要点击Hips，添加Box Collider组件，改变Size来改变框的大小，并在is Trigger的方框后面打勾，这是用来作为巡逻兵的检测范围，一旦玩家进入该范围，巡逻兵就追逐他。

6.3 动画器预制

在Assets文件夹中新建一个AnimatorController文件夹，创建PatrolController和PlayerController两个Animator Controller。
动画器从导入的资源包中的Animations文件夹下查找

6.3.1 PatrolController

按照游戏设计，对于巡逻兵，我们需要他在游戏未开始时候静止，在游戏开始时候巡逻，在玩家进入巡逻范围时，追逐玩家，在追到玩家的时候，对玩家进行攻击，因此我们只需要idle，run和attack三个动画，做出来的PatrolController如下：

对于巡逻兵各个动作之间的切换，通过变量来触发，设计布尔变量run，以及Trigger类型变量shoot

当run为flase的时候，巡逻兵静止（动作为idle），当run为true时候，巡逻兵奔跑（动作为run），当shoot变量呗触发的时候，巡逻兵发动攻击（动作为attack)。

设置方法如下，以巡逻兵从静止（idle）到奔跑（run）的触发设置为例，点击动作器图中idle指向run的白色箭头，出现以下画面，添加指定的conditions，调整settings中的时间条，调整为自己想要的转换动画效果。其他的动作转变设置同理。

6.3.2 PlayerController

按照游戏设计，对于玩家，我们需要他在游戏未开始时候静止，在游戏开始时候run，在被巡逻兵追到的时候，倒地（die），因此我们只需要idle，run和die三个动画，做出来的PatrolController如下：

对于巡逻兵各个动作之间的切换，通过变量来触发，设计布尔变量run，以及Trigger类型变量death

当run为flase的时候，玩家静止（动作为idle），当run为true时候，玩家兵奔跑（动作为run），当death变量被触发的时候，玩家倒地（动作为die)。

动作转变的设置方法和上面是相同的，这里就不重复介绍了。

6.4 挂载脚本

为了在玩家，巡逻兵，金矿，每个区域检测到碰撞，程序作出相应的反应，我们需要分别在上面挂载脚本PlayerCollide，PatrolCollide，GoldmineCollide，AreaCollide

其次为了记录巡逻兵地属性，我们需要分别巡逻兵在上面挂载脚本PatrolData

这些脚本将在下面的模块介绍中展开说明。

7 模块介绍

7.1 碰撞脚本

7.1.1 PlayerCollide

当玩家与侦察兵相撞，触发玩家的death变量，使玩家倒地，触发巡逻兵的shoot变量，使巡逻兵发动攻击，调用PlayerGameover表示游戏结束。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class PlayerCollide : MonoBehaviour
{void OnCollisionEnter(Collision other){//当玩家与侦察兵相撞if (other.gameObject.tag == "Player"){//触发玩家的death变量，使玩家倒地other.gameObject.GetComponent<Animator>().SetTrigger("death");//触发巡逻兵的shoot变量,使巡逻兵发动攻击this.GetComponent<Animator>().SetTrigger("shoot");//游戏结束Singleton<GameEventManager>.Instance.PlayerGameover();}}
}

7.1.2 PatrolCollide

当玩家进入侦察兵追捕范围，启动追捕模式，并将追捕对象设置为玩家，开始追捕
玩家跑出侦察兵追捕范围，关闭追捕模式，将追捕对象设置为空，结束追捕

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class PatrolCollide : MonoBehaviour
{void OnTriggerEnter(Collider collider){//玩家进入侦察兵追捕范围，开始追捕if (collider.gameObject.tag == "Player"){//启动追捕模式this.gameObject.transform.parent.GetComponent<PatrolData>().follow_player = true;//将追捕对象设置为玩家this.gameObject.transform.parent.GetComponent<PatrolData>().player = collider.gameObject;}}void OnTriggerExit(Collider collider){//玩家跑出侦察兵追捕范围，结束追捕if (collider.gameObject.tag == "Player"){//关闭追捕模式this.gameObject.transform.parent.GetComponent<PatrolData>().follow_player = false;//将追捕对象设置为空this.gameObject.transform.parent.GetComponent<PatrolData>().player = null;}}
}

7.1.3 GoldmineCollide

当玩家与金矿相撞，设置金矿消失并减少金矿数量

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class GoldmineCollide : MonoBehaviour
{//当玩家与金矿相撞void OnTriggerEnter(Collider collider){if (collider.gameObject.tag == "Player" && this.gameObject.activeSelf){//设置金矿消失this.gameObject.SetActive(false);//减少金矿数量Singleton<GameEventManager>.Instance.ReduceGoldmineNum();}}
}

7.1.4 AreaCollide

当玩家进入该区域的时候，通过调用sceneController.wall_sign = sign;设置场景控制器的区域标识为自己的标识，这样巡逻兵就知道玩家现在在哪个区域了

public class AreaCollide : MonoBehaviour
{public int sign = 0;FirstSceneController sceneController;private void Start(){sceneController = SSDirector.GetInstance().CurrentScenceController as FirstSceneController;}void OnTriggerEnter(Collider collider){//标记玩家进入自己的区域if (collider.gameObject.tag == "Player"){sceneController.wall_sign = sign;}}
}

7.2 工厂模块

7.2.1 PropFactory

在每个格子内分别创建了1个巡逻兵，还设置了每个巡逻兵所在区域的标志。
随机生成十二个金矿，每个格子可能有多个金矿，也可能只有一个
当游戏结束时候，需要工厂将巡逻兵的动画设置为初始状态。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class PropFactory : MonoBehaviour
{private GameObject patrol = null;                              //巡逻兵private List<GameObject> usedPatrol = new List<GameObject>();        //正在被使用的巡逻兵private GameObject goldmine = null;                             //金矿private List<GameObject> usedgoldmine = new List<GameObject>();      //正在被使用的金矿//在每个格子内分别创建了1个巡逻兵public List<GameObject> GetPatrols(){int[] pos_x = { -6, 4, 13 };int[] pos_z = { -4, 6, -13 };int index = 0;//生成不同的巡逻兵初始位置for (int i = 0; i < 3; i++){for (int j = 0; j < 3; j++){Vector3 vec = new Vector3(pos_x[i], 0, pos_z[j]);patrol = Instantiate(Resources.Load<GameObject>("Prefabs/Patrol"));patrol.transform.position = vec;patrol.GetComponent<PatrolData>().sign = index + 1;patrol.GetComponent<PatrolData>().start_position = vec;usedPatrol.Add(patrol);index++;}}return usedPatrol;}//随机生成十二个金矿public List<GameObject> GetGoldmine(){float range = 12;                                      //金矿生成的坐标范围for (int i = 0; i < 12; i++){goldmine = Instantiate(Resources.Load<GameObject>("Prefabs/Goldmine"));float ranx = Random.Range(-range, range);float ranz = Random.Range(-range, range);goldmine.transform.position = new Vector3(ranx, 0, ranz);usedgoldmine.Add(goldmine);}return usedgoldmine;}public void StopPatrol(){int size = usedPatrol.Count;//切换所有侦查兵的动画for (int i = 0; i < size; i++){usedPatrol[i].gameObject.GetComponent<Animator>().SetBool("run", false);}}
}

7.2.2 PatrolData

成员变量如下：

    public int sign;                      //标志巡逻兵在哪一块区域public bool follow_player = false;    //是否跟随玩家public int wall_sign = -1;            //当前玩家所在区域标志public GameObject player;             //玩家游戏对象public Vector3 start_position;        //当前巡逻兵初始位置

7.3 订阅与发布模式

在订阅与发布模式中订阅者没必要知道和功能调用有关的类，只需要知道发布者即可；
而发布者调用对应的方法来进行实际操作，使用这种模式来降低代码的耦合度。

在该程序中，GameEventManager作为发布者，FirstSceneController作为订阅者。

7.3.1 GameEvenManager

作为发布者GameEventManager主要负责三个动作，分数变化、游戏结束、水晶数目

public class GameEventManager : MonoBehaviour
{//分数变化public void PlayerEscape(){if (ScoreChange != null){ScoreChange();}}//游戏结束public void PlayerGameover(){if (GameoverChange != null){GameoverChange();}}//水晶数量public void ReduceCrystalNum(){if (CrystalChange != null){CrystalChange();}}
}

7.3.2 FirstSceneController

作为订阅者，订阅了GameEventManager中的事件，因此只要相应事件发生，就会导致场景控制器调用注册的方法。

void OnEnable()
{//注册事件GameEventManager.ScoreChange += AddScore;GameEventManager.GameoverChange += Gameover;GameEventManager.CrystalChange += ReduceCrystalNumber;
}
void OnDisable()
{//取消注册事件GameEventManager.ScoreChange -= AddScore;GameEventManager.GameoverChange -= Gameover;GameEventManager.CrystalChange -= ReduceCrystalNumber;
}
void ReduceCrystalNumber()
{recorder.ReduceCrystal();
}
void AddScore()
{recorder.AddScore();
}
void Gameover()
{game_over = true;patrol_factory.StopPatrol();action_manager.DestroyAllAction();
}

7.4 动作管理模块

7.4.1 SSActionManager

动作管理器SSActionManager需要控制巡逻兵的动作，使用列表管理巡逻兵追踪或者巡逻，代码和注释如下：


public class SSActionManager : MonoBehaviour, ISSActionCallback
{private Dictionary<int, SSAction> actions = new Dictionary<int, SSAction>();    //将执行的动作的字典集合private List<SSAction> waitingAdd = new List<SSAction>();                       //等待去执行的动作列表private List<int> waitingDelete = new List<int>();                              //等待删除的动作的key                protected void Update(){//对于等待执行的动作列表，将其添加到执行动作列表中，并将等待列表清空foreach (SSAction ac in waitingAdd){actions[ac.GetInstanceID()] = ac;}waitingAdd.Clear();//对于执行动作列表中的每一个动作，如果动作需要销毁则加入待删除列表中，相反则进行该动作foreach (KeyValuePair<int, SSAction> kv in actions){SSAction ac = kv.Value;if (ac.destroy){waitingDelete.Add(ac.GetInstanceID());}else if (ac.enable){//运动学运动更新ac.Update();}}//对于等待删除列表中的动作，将其在执行列表中删除，并销毁该动作对象。foreach (int key in waitingDelete){SSAction ac = actions[key];actions.Remove(key);DestroyObject(ac);}waitingDelete.Clear();}public void RunAction(GameObject gameobject, SSAction action, ISSActionCallback manager){//建立动作并将动作添加到等待执行列表中action.gameobject = gameobject;action.transform = gameobject.transform;action.callback = manager;waitingAdd.Add(action);action.Start();}public void SSActionEvent(SSAction source, int intParam = 0, GameObject objectParam = null){if(intParam == 0){//巡逻兵跟随玩家PatrolFollowAction follow = PatrolFollowAction.GetSSAction(objectParam.gameObject.GetComponent<PatrolData>().player);this.RunAction(objectParam, follow, this);}else{//巡逻兵继续巡逻GoPatrolAction move = GoPatrolAction.GetSSAction(objectParam.gameObject.GetComponent<PatrolData>().start_position);this.RunAction(objectParam, move, this);//玩家离开Singleton<GameEventManager>.Instance.PlayerEscape();}}public void DestroyAll(){foreach (KeyValuePair<int, SSAction> kv in actions){SSAction ac = kv.Value;ac.destroy = true;}}
}

7.4.2 PatrolActionManager

场景控制器调用PatrolActionManager中的方法，让巡逻兵开始巡逻，当游戏结束的时候，调用方法让巡逻兵停止巡逻

public class PatrolActionManager : SSActionManager
{private GoPatrolAction go_patrol;                            //巡逻兵巡逻public void GoPatrol(GameObject patrol){go_patrol = GoPatrolAction.GetSSAction(patrol.transform.position);this.RunAction(patrol, go_patrol, this);}//停止所有动作public void DestroyAllAction(){DestroyAll();}
}

7.4.3 PatrolFollowAction

巡逻兵追逐玩家，当玩家离开了巡逻兵触发器的范围或是玩家已经不在该区域内了，巡逻兵停止追逐

public class PatrolFollowAction : SSAction
{private float speed = 2f;            //跟随玩家的速度private GameObject player;           //玩家private PatrolData data;             //侦查兵数据private PatrolFollowAction() { }public static PatrolFollowAction GetSSAction(GameObject player){PatrolFollowAction action = CreateInstance<PatrolFollowAction>();action.player = player;return action;}public override void Update(){if (transform.localEulerAngles.x != 0 || transform.localEulerAngles.z != 0){transform.localEulerAngles = new Vector3(0, transform.localEulerAngles.y, 0);}if (transform.position.y != 0){transform.position = new Vector3(transform.position.x, 0, transform.position.z);}Follow();//如果侦察兵没有跟随对象，或者需要跟随的玩家不在侦查兵的区域内if (!data.follow_player || data.wall_sign != data.sign){this.destroy = true;this.callback.SSActionEvent(this,1,this.gameobject);}}public override void Start(){data = this.gameobject.GetComponent<PatrolData>();}void Follow(){transform.position = Vector3.MoveTowards(this.transform.position, player.transform.position, speed * Time.deltaTime);this.transform.LookAt(player.transform.position);}
}

7.4.4 GoPatrolAction

巡逻兵巡逻，根据四个方向来选择要去到的目的地，当当前位置与目的地相差0.9f的时候，换一个方向继续巡逻

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class GoPatrolAction : SSAction
{private enum Dirction { EAST, NORTH, WEST, SOUTH };private float pos_x, pos_z;                  //移动前的初始x和z方向坐标private float move_length;                   //移动的长度private float move_speed = 1.2f;             //移动速度private bool Is_reach_des = true;            //是否到达目的地private Dirction dirction = Dirction.EAST;   //移动的方向private PatrolData patrol_data;              //侦察兵的数据private GoPatrolAction() { }public static GoPatrolAction GetSSAction(Vector3 location){GoPatrolAction action = CreateInstance<GoPatrolAction>();action.pos_x = location.x;action.pos_z = location.z;//设定移动矩形的边长action.move_length = Random.Range(5, 8);return action;}void Gopatrol(){if (Is_reach_des){switch (dirction){case Dirction.EAST:pos_x -= move_length;break;case Dirction.NORTH:pos_z += move_length;break;case Dirction.WEST:pos_x += move_length;break;case Dirction.SOUTH:pos_z -= move_length;break;}Is_reach_des = false;}this.transform.LookAt(new Vector3(pos_x, 0, pos_z));float distance = Vector3.Distance(transform.position, new Vector3(pos_x, 0, pos_z));//当前位置与目的地距离浮点数的比较if (distance > 0.9){transform.position = Vector3.MoveTowards(this.transform.position, new Vector3(pos_x, 0, pos_z), move_speed * Time.deltaTime);}else //转弯{dirction = dirction + 1;if (dirction > Dirction.SOUTH){dirction = Dirction.EAST;}Is_reach_des = true;}}public override void Update(){//侦察移动Gopatrol();//如果侦察兵需要跟随玩家并且玩家就在侦察兵所在的区域，侦查动作结束if (patrol_data.follow_player && patrol_data.wall_sign == patrol_data.sign){this.destroy = true;this.callback.SSActionEvent(this, 0, this.gameobject);}}public override void Start(){this.gameobject.GetComponent<Animator>().SetBool("run", true);patrol_data = this.gameobject.GetComponent<PatrolData>();}}

7.5 主控制模块

包括IUserAction, SSDirector, ISceneController, FristController

在牧师与魔鬼和Hit UFO都使用过，不展开介绍逻辑，FristController的代码如下：

public class FirstSceneController : MonoBehaviour, IUserAction, ISceneController
{public PropFactory patrol_factory;                               //巡逻者工厂public ScoreRecorder recorder;                                   //记录员public PatrolActionManager action_manager;                       //运动管理器public int wall_sign = -1;                                       //当前玩家所处哪个格子public GameObject player;                                        //玩家public Camera main_camera;                                       //主相机public float player_speed = 5;                                   //玩家移动速度public float rotate_speed = 250f;                                //玩家旋转速度private List<GameObject> patrols;                                //场景中巡逻者列表private List<GameObject> goldmines;                               //场景金矿列表private bool game_over = false;                                  //游戏结束void Update(){for (int i = 0; i < patrols.Count; i++){patrols[i].gameObject.GetComponent<PatrolData>().wall_sign = wall_sign;}//金矿收集完毕if(recorder.GetGoldmineNumber() == 0){Gameover();}}void Start(){SSDirector director = SSDirector.GetInstance();director.CurrentScenceController = this;patrol_factory = Singleton<PropFactory>.Instance;action_manager = gameObject.AddComponent<PatrolActionManager>() as PatrolActionManager;LoadResources();main_camera.GetComponent<CameraFlow>().follow = player;recorder = Singleton<ScoreRecorder>.Instance;}public void LoadResources(){Instantiate(Resources.Load<GameObject>("Prefabs/Plane"));player = Instantiate(Resources.Load("Prefabs/Player"), new Vector3(0, 9, 0), Quaternion.identity) as GameObject;goldmines = patrol_factory.GetGoldmine();patrols = patrol_factory.GetPatrols();//所有侦察兵移动for (int i = 0; i < patrols.Count; i++){action_manager.GoPatrol(patrols[i]);}}//玩家移动public void MovePlayer(float translationX, float translationZ){if(!game_over){if (translationX != 0 || translationZ != 0){player.GetComponent<Animator>().SetBool("run", true);}else{player.GetComponent<Animator>().SetBool("run", false);}//移动和旋转player.transform.Translate(0, 0, translationZ * player_speed * Time.deltaTime);player.transform.Rotate(0, translationX * rotate_speed * Time.deltaTime, 0);//防止碰撞带来的移动if (player.transform.localEulerAngles.x != 0 || player.transform.localEulerAngles.z != 0){player.transform.localEulerAngles = new Vector3(0, player.transform.localEulerAngles.y, 0);}if (player.transform.position.y != 0){player.transform.position = new Vector3(player.transform.position.x, 0, player.transform.position.z);}     }}public int GetScore(){return recorder.GetScore();}public int GetGoldmineNumber(){return recorder.GetGoldmineNumber();}public bool GetGameover(){return game_over;}public void Restart(){SceneManager.LoadScene("Scenes/mySence");}void OnEnable(){GameEventManager.ScoreChange += AddScore;GameEventManager.GameoverChange += Gameover;GameEventManager.GoldmineChange += ReduceGoldmineNumber;}void OnDisable(){GameEventManager.ScoreChange -= AddScore;GameEventManager.GameoverChange -= Gameover;GameEventManager.GoldmineChange -= ReduceGoldmineNumber;}void ReduceGoldmineNumber(){recorder.ReduceGoldmine();}void AddScore(){recorder.AddScore();}void Gameover(){game_over = true;patrol_factory.StopPatrol();action_manager.DestroyAllAction();}
}

8 参考博客

【Unity3D技巧】在Unity中使用事件/委托机制（event/delegate）进行GameObject之间的通信

30分钟学会UML类图

Unity3d学习之路-简单巡逻兵

解决 unity 2d 中人物碰撞后抖动旋转问题

【Unity3D】键盘鼠标控制视角的移动