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第七章 寻路与地图对象（Pathfinding and Map Object）

这一章主要进行寻路与地图对象的部分工作。

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八 优化地图（Optimize MapGraph）

这一节我们来优化地图相关的代码。

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1 优化格子数据（Optimize CellData）

当我们显示移动范围后，再次点击地图角色将移动到指定位置，在我们之前的EditorTestPathFinding中，我们是保存了移动范围，然后判断点击的格子是否在集合中；而有没有Tile我们使用了一个bool变量保存；在这里我们可以做一些文章。

其实可以想到，格子有几种状态：

• 有没有Tile

• 有没有移动范围网格

• 有没有攻击范围网格

• 有没有地图对象

这些属性我们时常需要进行判断，每一个我们都单独会写变量保存状态，这里我们可以整合变量，使用一个二进制来保存它们，每一位表示一个开关。

首先，建立一个二进制Enum：

using System;namespace DR.Book.SRPG_Dev.Maps
{/// <summary>/// 格子状态/// </summary>[Serializable, Flags]public enum CellStatus : byte{/// <summary>/// 没有任何东西， 0000 0000/// </summary>None = 0,/// <summary>/// 有TerrainTile， 0000 0001/// </summary>TerrainTile = 0x01,/// <summary>/// 移动光标， 0000 0010/// </summary>MoveCursor = 0x02,/// <summary>/// 攻击光标， 0000 0100/// </summary>AttackCursor = 0x04,/// <summary>/// 地图对象， 0000 1000/// </summary>MapObject = 0x08// 如果有其它需求，在这里添加其余4个开关属性/// <summary>/// 全部8个开关， 1111 1111/// </summary>All = byte.MaxValue}
}

这样你会看到，我们有8个开关的位置，而byte只占1个字节，即1个字节保存了8个“bool”变量。

如果你需要更多的开关位置，请继承相应数字的无符号类型（有符号类型有负数参与，你需要更深入的了解二进制补码知识与计算），例如你需要32个开关，你可以:

using System;[Serializable, Flags]
public enum YourSwitch : UInt32
{// your switches/// <summary>/// 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111/// </summary>All = UInt32.MaxValue
}

然后，在CellData中添加这个变量：

private CellStatus m_Status = CellStatus.None;

最后，我们来说说如何打开和关闭它们。

1.1 打开与关闭开关（Switch On or Off）

之前我们已经使用过二进制的Enum（Direction），但没有过多详细介绍过它。这里我们将介绍一下二进制的位运算。

我们的基本类型byte，1字节有8位，取值范围为[0, 255]，即二进制的区间[0000 0000, 1111 1111]，每一位都可表示成一个开关。

想要更了解进制之间的转换与计算方式，可以访问我的另一篇文章编程基础 - 进制转换（Binary Conversion）

每一位上的二进制，1都代表打开（存在），0都代表关闭（不存在）。我们的开关m_Status默认为CellStatus.None即全部是关闭的，二进制位 0000 0000 。

• 打开开关：

  要打开其中某一个开关，根据位运算规则，我们需要或（|）操作这个位置的值；举例来说，如果此格子有移动光标，从右数第2位表示此开关，只需要或（|）上0000 0010即可打开开关，即0000 0000 | 0000 0010 = 0000 0010。

• 关闭开关：

  我们先假设Tile、移动光标与攻击光标都存在，即0000 0111（游戏中不会出现这种状态，移动光标与攻击光标是不能同时出现的）。

  我们希望能够关闭移动光标，即希望结果为0000 0101，而移动光标为0000 0010；发现4种位运算都不能满足我们的情况，不过很容易看到0000 0111 - 0000 0010 = 0000 0101可以达到我们的效果。不过这产生了一个新的问题，当我们的开关已经是关闭状态了，就得不到我们的需求。

  例如我们希望关闭MapObject，即0000 0111 - 0000 1000 = 1111 1111，我的天啊，开关居然全部都打开了。这可不是我们需要的，我们希望开关都能保持不变，即依然是0000 0111。

  要解决这个问题有两种方式：

  • 其一，我们可通过观察，相减的结果再次位与（&）开关原始状态即可得到结果，即(0000 0111 - 0000 0010) & 0000 0111 = 0000 0101，关闭MapObject为(0000 0111 - 0000 1000) & 0000 0111 = 0000 0111。但这种运算使用了减法，在某些语言中（比如C#）是不支持byte运算的，需要类型转换，这有些麻烦，所以我们采用第二种方式。

  • 其二，我们需要将它关闭，其它开关打开，即取反（~）得到1111 1101，然后再与开关做位与（&）运算，即0000 0111 & 1111 1101 = 0000 0101；再次试验关闭MapObject，即0000 0111 & (~ 0000 1000) = 0000 0111。这样就解决了关闭问题。

基于以上分析，我们的代码为：

        /// <summary>/// 设置状态开关/// </summary>/// <param name="status"></param>/// <param name="isOn"></param>public void SwitchStatus(CellStatus status, bool isOn){if (isOn){m_Status |= status;}else{m_Status &= ~status;}}

这样，我们就可以控制是否打开开关与关闭开关了，拥有了设置开关属性，我们还要能够利用开关，即知道开关的状态。

1.2 检查开关（Check Switch）

要知道开关是否被打开，只需要其对应的二进制数字是否为1即可。这只需要一个位与（&）运算即可。

例如，假设原始状态为0000 0111；我们希望知道攻击光标（0000 0010）是否存在，只需要做位与运算，即0000 0111 & 0000 0010 = 0000 0010；类似的我们希望知道地图对象（0000 1000）是否存在，即0000 0111 & 0000 1000 = 0000 0000；你会发现它们的区别，即存在的结果与输入的结果相同，而不存在的结果为0。

        public bool CheckStatus(CellStatus status){return (m_Status & status) == status;}

这样我们确实可以检测了，但我们还希望能够知道是否有开关开启，比如我们希望知道是否有光标在格子上，这样检测就不可以了，但我们发现，只有关闭时才为0，主要有开启的就会大于0；例如，假设原始状态为0000 0101，即0000 0101 & (0000 0100 | 0000 0010) = 0000 0100 > 0，所以修改代码：

        /// <summary>/// 开关是否开启 /// any：///     true 表示，判断在status中是否存在开启项///     false 表示，判断status中是否全部开启/// </summary>/// <param name="status"></param>/// <param name="any"></param>/// <returns></returns>public bool CheckStatus(CellStatus status, bool any){return any ? (m_Status & status) != 0 : (m_Status & status) == status;}

1.3 修改数据属性（Modify Properties）

我们有开关属性，例如m_HasTile属性就可以删除了；而且还可以添加许多属性。

修改后的Common属性：

        private Vector3Int m_Position;private MapObject m_MapObject;private CellStatus m_Status = CellStatus.None;/// <summary>/// 坐标位置/// </summary>public Vector3Int position{get { return m_Position; }}/// <summary>/// 是否有Tile/// </summary>public bool hasTile{get { return CheckStatus(CellStatus.TerrainTile, false); }set { SwitchStatus(CellStatus.TerrainTile, value); }}/// <summary>/// 是否有Cursor/// </summary>public bool hasCursor{get { return CheckStatus(CellStatus.MoveCursor | CellStatus.AttackCursor, true); }set { SwitchStatus(CellStatus.MoveCursor | CellStatus.AttackCursor, value); }}/// <summary>/// 是否有移动范围光标/// </summary>public bool hasMoveCursor{get { return CheckStatus(CellStatus.MoveCursor, false); }set { SwitchStatus(CellStatus.MoveCursor, value); }}/// <summary>/// 是否有攻击范围光标/// </summary>public bool hasAttackCursor{get { return CheckStatus(CellStatus.AttackCursor, false); }set { SwitchStatus(CellStatus.AttackCursor, value); }}/// <summary>/// 地图对象/// </summary>public MapObject mapObject{get { return m_MapObject; }set{m_MapObject = value;SwitchStatus(CellStatus.MapObject, value != null);}}/// <summary>/// 是否有地图对象/// </summary>public bool hasMapObject{get { return mapObject != null; }}/// <summary>/// 是否可移动/// </summary>public bool canMove{get { return hasTile && !hasMapObject; }}/// <summary>/// 获取状态开关/// </summary>/// <returns></returns>public CellStatus GetStatus(){return m_Status;}

虽然我们的属性有非常多，但其中大部分属性都保存在同1个字节中。

1.4 修改寻路中的代码（Modify Search Method）

我们主要修改一下调用了这些属性的地方。

在FindMoveRange与FindPathDirect中，我们调用了判断是否可移动，而在这里我们有了新的属性。

        public override bool CanAddAdjacentToReachable(PathFinding search, CellData adjacent){//// 没有Tile//if (!adjacent.hasTile)//{//    return false;//}//// 已经有对象了//if (adjacent.hasMapObject)//{//    return false;//}// 是否可移动if (!adjacent.canMove){return false;}// 省略其它代码}

1.5 修改光标显示方法（Modify Cursor Method）

在MapGraph中，显示范围光标与隐藏范围光标时，我们需要对格子进行设置，这样的好处是不必再分别保存光标了。

• 修改字段（Field）：

          ///// <summary>///// 移动范围光标集合///// </summary>//private List<MapCursor> m_MapMoveCursors = new List<MapCursor>();///// <summary>///// 攻击范围光标集合///// </summary>//private List<MapCursor> m_MapAttackCursors = new List<MapCursor>();/// <summary>/// 光标集合/// </summary>private HashSet<MapCursor> m_Cursors = new HashSet<MapCursor>();
  

• 修改显示光标函数（Show Cursor Method）：

          /// <summary>/// 显示cursor/// </summary>/// <param name="cells"></param>/// <param name="type"></param>public void ShowRangeCursors(IEnumerable<CellData> cells, MapCursor.CursorType type){if (type == MapCursor.CursorType.Mouse){return;}foreach (CellData cell in cells){MapCursor cursor = CreateMapObject(runtimeCursorPrefab, cell.position) as MapCursor;if (cursor != null){cursor.name = string.Format("{0} Cursor {1}",type.ToString(),cell.position.ToString());cursor.cursorType = type;if (type == MapCursor.CursorType.Move){//m_MapMoveCursors.Add(cursor);cell.hasMoveCursor = true;}else if (type == MapCursor.CursorType.Attack){//m_MapAttackCursors.Add(cursor);cell.hasAttackCursor = true;}m_Cursors.Add(cursor);}}}
  

• 修改隐藏光标函数（Hide Cursor Method）：

  我们的光标已经由新的列表保存了，但我们更新格子信息不再这个函数里进行，而在光标本身进行。

          /// <summary>/// 隐藏cursor/// </summary>public void HideRangeCursors(){//if (m_MapMoveCursors.Count > 0)//{//    for (int i = 0; i < m_MapMoveCursors.Count; i++)//    {//        ObjectPool.DespawnUnsafe(m_MapMoveCursors[i].gameObject, true);//    }//    m_MapMoveCursors.Clear();//}//if (m_MapAttackCursors.Count > 0)//{//    for (int i = 0; i < m_MapAttackCursors.Count; i++)//    {//        ObjectPool.DespawnUnsafe(m_MapAttackCursors[i].gameObject, true);//    }//    m_MapAttackCursors.Clear();//}if (m_Cursors.Count > 0){foreach (MapCursor cursor in m_Cursors){ObjectPool.DespawnUnsafe(cursor.gameObject, true);}m_Cursors.Clear();}}
  

  我们在光标本身进行关闭开关，打开MapCursor.cs，继承OnDespawn方法:

          public override void OnDespawn(){if (map != null && mapObjectType == MapObjectType.Cursor){CellData cellData = map.GetCellData(cellPosition);if (cellData != null){cellData.hasCursor = false;}}base.OnDespawn();}
  

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2 优化测试代码（Modify Testing Code）

在EditorTestPathFinding中，我们需要修改的地方不是很多，在搜寻移动范围时，可以让我们不用再保存显示的格子数据m_CursorCells了。

在搜索移动范围后，我们二次搜索攻击范围使用的是各种cells.Contains方法，这相对来说已经非常消耗性能了，经过属性的修改，我们不用再使用它了。而且在我们不需要顺序，这样性能不如用HashSet来好。

删除或注释一切与m_CursorCells有关的代码，然后修改移动范围代码：

        /// <summary>/// 生成Cursors/// </summary>/// <param name="cells"></param>/// <param name="atk"></param>public void CreateTestCursors(IEnumerable<CellData> cells, bool atk){// 省略}/// <summary>/// 当左键按下时，Move类型的活动/// </summary>/// <param name="selectedCell"></param>/// <returns></returns>public List<CellData> ShowMoveRangeCells(CellData selectedCell){List<CellData> cells;//if (m_CursorCells.Count == 0 || !m_CursorCells.Contains(selectedCell))if (!selectedCell.hasMoveCursor){if (m_DebugInfo){Debug.LogFormat("MoveRange: start {0}, move point {1}, status ({2})",selectedCell.position.ToString(),m_MovePoint.ToString(),selectedCell.GetStatus().ToString());}ClearTestCursors();//m_CursorCells.Clear();m_TestClass.UpdatePosition(selectedCell.position);cells = new List<CellData>(m_Map.SearchMoveRange(selectedCell, m_MovePoint, m_MoveConsumption));//m_CursorCells.AddRange(cells);CreateTestCursors(cells, false);if (m_PathfindingType == TestPathfindingType.MoveAndAttack){// 移动范围后，进行查找攻击范围HashSet<CellData> attackCells = new HashSet<CellData>();foreach (var cell in cells.ToArray()){//foreach (var c in m_Map.SearchAttackRange(cell, m_AttackRange.x, m_AttackRange.y, true))//{//    //if (!cells.Contains(c) && !attackCells.Contains(c))//    if (!c.hasCursor)//    {//        attackCells.Add(c);//    }//}attackCells.UnionWith(m_Map.SearchAttackRange(cell, m_AttackRange.x, m_AttackRange.y, true).Where(c => !c.hasCursor));}CreateTestCursors(attackCells, true);}}else{if (m_DebugInfo){Debug.LogFormat("Selected end {0} status ({1})", selectedCell.position,selectedCell.GetStatus().ToString());}ClearTestCursors();//m_CursorCells.Clear();Stack<CellData> pathCells = m_Map.searchPath.BuildPath(selectedCell);cells = new List<CellData>(pathCells);m_TestClass.animatorController.PlayMove();m_TestClass.StartMove(pathCells);CreateTestCursors(cells, false);}return cells;}

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3 优化地图（Optimize MapGraph）

在测试代码中，我们移动范围的方法看起来已经比较完善了，经过少许修改就可以移动到MapGraph中。只不过我们还没有数据，需要数据的地方先保留。

3.1 移动范围与攻击范围（Search Move\/Attack Range）

• 1 创建方法：

          /// <summary>/// 搜寻移动范围与攻击范围/// </summary>/// <param name="cls"></param>/// <param name="nAtk">是否包含攻击范围</param>/// <param name="moveCells"></param>/// <param name="atkCells"></param>/// <returns></returns>public bool SearchMoveRange(MapClass cls, bool nAtk, out IEnumerable<CellData> moveCells, out IEnumerable<CellData> atkCells){moveCells = null;atkCells = null;if (cls == null){Debug.LogErrorFormat("MapGraph -> SearchMoveRange: `cls` is null.");return false;}CellData cell = GetCellData(cls.cellPosition);if (cell == null){Debug.LogErrorFormat("MapGraph -> SearchMoveRange: `cls.cellPosition` is out of range.");return false;}// TODOreturn true;}
  

• 2 搜寻移动范围

              // TODO 搜索移动范围，从MapClass中读取数据float movePoint = 0;MoveConsumption consumption = null;List<CellData> rangeCells = SearchMoveRange(cell, movePoint, consumption);if (rangeCells == null){return false;}moveCells = rangeCells.ToArray();
  

• 3 搜寻攻击范围

              if (nAtk /* TODO && 是否有武器 */){// TODO 搜索攻击范围，从MapClass中读取数据Vector2Int atkRange = Vector2Int.one;HashSet<CellData> atkRangeCells = new HashSet<CellData>();foreach (CellData moveCell in moveCells){rangeCells = SearchAttackRange(moveCell, atkRange.x, atkRange.y, true);if (rangeCells != null && rangeCells.Count > 0){atkRangeCells.UnionWith(rangeCells.Where(c => !c.hasCursor));}}atkCells = atkRangeCells;}
  

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3.2 HashSet判断相等（IEqualityComparer）

在二次搜索范围的时候，我们使用了HastSet来更快的添加光标。在HashSet内部判断时，我们不必使用整个CellData，使用坐标即可。

        private CellPositionEqualityComparer m_CellPositionEqualityComparer = new CellPositionEqualityComparer();/// <summary>/// 判断两个Cell的Position是否相等/// </summary>public CellPositionEqualityComparer cellPositionEqualityComparer{get{if (m_CellPositionEqualityComparer == null){m_CellPositionEqualityComparer = new CellPositionEqualityComparer();}return m_CellPositionEqualityComparer;}}/// <summary>/// 判断两个Cell的Position是否相等/// </summary>public class CellPositionEqualityComparer : IEqualityComparer<CellData>{public bool Equals(CellData x, CellData y){return x.position == y.position;}public int GetHashCode(CellData obj){return obj.position.GetHashCode();}}

在创建时使用：

HashSet<CellData> atkRangeCells = new HashSet<CellData>(cellPositionEqualityComparer);

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3.3 显示光标（Show Cursor）

        /// <summary>/// 搜寻和显示范围/// </summary>/// <param name="cls"></param>/// <param name="nAtk">包含攻击范围</param>/// <returns></returns>public bool SearchAndShowMoveRange(MapClass cls, bool nAtk){IEnumerable<CellData> moveCells, atkCells;if (!SearchMoveRange(cls, nAtk, out moveCells, out atkCells)){return false;}if (moveCells != null){ShowRangeCursors(moveCells, MapCursor.CursorType.Move);}if (atkCells != null){ShowRangeCursors(atkCells, MapCursor.CursorType.Attack);}return true;}

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4 对象池的错误（ObjectPool Bug）

我们的对象池似乎有bug，查看了源代码有些错误（暂时不影响使用）：

• PoolManager的DestroyPool方法判断写错了；

• 在InstanceCollection的Dispose中没有判断是否为空。

这暂时不影响我们，但请注意，在Destroy掉我们的Pool之前，最好要Despawn掉Pool中的所有Object。

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