鼠标打飞碟游戏

作业要求

1、编写一个简单的鼠标打飞碟（Hit UFO）游戏

游戏内容要求：
1. 游戏有 n 个 round，每个 round 都包括10 次 trial；
2. 每个 trial 的飞碟的色彩、大小、发射位置、速度、角度、同时出现的个数都可能不同。它们由该 round 的 ruler 控制；
3. 每个 trial 的飞碟有随机性，总体难度随 round 上升；
4. 鼠标点中得分，得分规则按色彩、大小、速度不同计算，规则可自由设定。
游戏的要求：
- 使用带缓存的工厂模式管理不同飞碟的生产与回收，该工厂必须是场景单实例的！具体实现见参考资源 Singleton 模板类
- 近可能使用前面 MVC 结构实现人机交互与游戏模型分离

2、改进飞碟（Hit UFO）游戏：

游戏内容要求：
1. 按 adapter模式 设计图修改飞碟游戏
2. 使它同时支持物理运动与运动学（变换）运动

项目文档

游戏说明

这是一个用Unity3D实现的HitUFO游戏，玩家通过鼠标点击飞出的飞碟来获取分数。

游戏规则：

中间的红色飞碟回发射出若干小飞碟，玩家通过鼠标点击，击中飞碟则获得对应的分数。
一局游戏有5个回合，每个回合的难度不同，每个回合有10波，一波会发射出若干个飞碟，飞碟按照不同的方向和速度从红色的母飞碟中飞出。
一共有五种飞碟，它们通过颜色区分，不同的飞碟的分数、速度范围和方向范围都不一样

以下是回合的设置和飞碟的设置：

回合	1	2	3	4	5
Trial的数量	10	10	10	10	10
Trial的时间间隔（秒）	1.8	1.6	1.4	1.2	1.0
飞碟的等级范围	1-5	1-5	1-5	1-5	1-5
一个Trial的飞碟个数	5	7	10	14	19

在回合的设定中：一轮飞碟数目固定，但飞碟的等级是随机的，则将了游戏的不确定性。

飞碟等级	1	2	3	4	5
颜色	黄色	绿色	青色	蓝色	黑色
重量（千克）	0.6-1.4	1.2-2.8	1.4-4.6	1.6-6.4	1-9
分值	50	100	500	1000	5000
速度方向	-0.1~0.1	-2~2	-5~5	-10~10	-20~20
力的方向	-1~1	-2~2	-5~5	-10~10	-20~20

在飞碟的设定中：速度的方向的范围大小对应于发射范围的大小，越小范围越集中，越容易点击，力的方向和大小对发射后的轨迹有影响，值越大说明越难击中

计分遵循五轮叠加，显然黑色的飞碟更值得点击。

游戏效果

项目配置过程

新建一个3D项目
下载 Assets 文件夹，替换项目的空 Assets 文件夹
进入 Scenes 文件夹中双击 HitUFO 场景

实现思路 & 模块介绍

文件布局：
- /Assets
  - /Resources
    - /Icon // 游戏图标
    - /Material // 颜色材料
    - /Prefabs // 五种不同颜色的飞碟预制
    - /SkyBox // 天空盒
  - /Scenes // 游戏场景
  - /Scripts
    - /Controller
      
      /Action // 动作模块
      
      CCActionManager.cs // 平移运动管理器
      
      CCFlyAction.cs // 平移运动实现
      
      IActionManager.cs // 动作管理器接口
      
      ISSActionCallback.cs // 回调接口
      
      PhysisActionManager.cs // 物理运动管理器
      
      PhysisFlyAction.cs // 物理运动实现
      
      SSAction.cs // 抽象动作
      
      SSActionManager.cs // 动作管理器模板
      
      /Round // 回合模块
      RoundController.cs
      
      /Score // 计分模块
      ScoreRecorder.cs
      
      FirstController.cs
      
      ISceneController.cs
      
      Singleton.cs
      
      SSDirector.cs
    - /Model
      /Disk //飞碟模型
      
      DiskData.cs // 飞碟基本数据
      
      DiskFactory.cs // 工厂模式产生飞碟
    - /View //交互模型
      IUserAction.cs
      
      UserGUI.cs
在这个项目的组织上，和前两个作业基本一致，有很多代码都可以直接复用，如导演类、各种接口以及运动管理器模板等等。
UML类图：

以下是整个项目关键模块的说明：

单实例模板

通过设计这样的一个模板类，可以让所有继承了MonoBehaviour的类可以简单使用单例模式，在获取单例模式对象时，只需Singleton<ClassName>.Instance，例如获取单例飞碟工厂对象：

diskFactory = Singleton<DiskFactory>.Instance;

单例模式的代码：

// @file: Assets/Controller/Singleton.cs
public class Singleton<T> : MonoBehaviour where T : MonoBehaviour
{protected static T instance;public static T Instance {  get {  if (instance == null) { instance = (T)FindObjectOfType (typeof(T));  if (instance == null) {  Debug.LogError ("An instance of " + typeof(T) + " is needed in the scene, but there is none.");  }  }  return instance;  }  }
}

飞碟数据模板：一个飞碟有级别、质量、颜色、分数、速度和外力这些属性，我们提供使用ScriptableObject文件定制属性配置的功能，这样就能直接从 Asset 中将配置好的数据拖入。

// @file: Assets/Model/DiskData.cs
[System.Serializable]
public class DiskData : MonoBehaviour
{[Tooltip("飞碟级别")]public int level;[Tooltip("飞碟质量")]public float mass;[Tooltip("飞碟颜色")]public Color color;[Tooltip("击中分数")]public int score;[Tooltip("初始速度")]public Vector3 speed;[Tooltip("恒定外力")]public Vector3 force;
}[CreateAssetMenu(fileName = "DiskItem", menuName = "(ScriptableObject)DiskItem")]
public class DiskItem : ScriptableObject
{public string Name;[Tooltip("飞碟属性")]public DiskData diskData;
}

道具工厂和对象池
- 在游戏中我们会频繁需要多个Disk对象，频繁地系统生成和销毁对象会对游戏造成不必要的负担，因此我们引入对象池。
- 顾名思义，对象池是一个存放了多个对象的池子，它维护两个队列，一个包含空闲的对象，另一个包含正在工作的对象。当我们需要生成一个游戏对象时，我们首先考虑空闲队列是否有空闲对象给我们直接使用，如果没有空闲对象在考虑系统生成新的游戏对象。
- 在程序运行的过程中我们动态维护对象池，一个对象完成其工作时将其加入到空闲对象池中，一个对象正在忙碌则将其放进忙碌队列中。
- 在代码中，我们通过维护两个DiskData的链表来维护创建的所有飞碟对象，通过GetDisk来从对象池中获取对象，通过FreeDisk()来返还游戏对象。具体的代码分析我们在下一节中给出。
飞碟运动模块：通过GetComponent()为游戏对象添加这些属性：
```
// @file: Assets/Controller/Action/PhysisFlyActon.cs
// @line: 24-27
this.gameObject.GetComponent<Rigidbody>().isKinematic = false;
this.gameObject.GetComponent<Rigidbody>().velocity = speed;
this.gameObject.GetComponent<ConstantForce>().force = force;
this.gameObject.GetComponent<ConstantForce>().torque = new Vector3(0.2F, 0, -0.2F);
```
飞碟默认受重力影响，我们设置了初速度的方向、力的方向和力矩的方向，前二者给游戏对象提供初速度和加速度，而力矩能够让飞碟产生一个轻轻摆动的效果，让飞碟飞出后能有姿态的变化。

而对于实现动作分离的其他部分，和上一次作业的内容基本一致，在此不再赘述。

回合控制器 RoundController 的设计：

五个属性分别表示

// @file: Assets/Controller/Round/RoundController.cs
// @line: 12-17
float time; // 计时，当time满足一个trial的时间间隔时清零
int round;  // 当前的回合数
int trial;  // 当前轮数
int diskNum;// 当前回合一轮飞出的飞碟数目
bool start; // 回合开始的标记

Start()函数：初始化，为属性赋值并获取单例对象

SetMode(bool isPhysis)函数：选择是否使用物理学运动模型，根据结果分选不同的运动管理器CCActionManager or PhysisActionManager

// @file: Assets/Controller/Round/RoundController.cs
// @line: 34-39
if(isPhysis){actionManager = Singleton<PhysisActionManager>.Instance as IActionManager;
}
else{actionManager = Singleton<CCActionManager>.Instance as IActionManager;
}

GenerateDisk(int level)：通过飞碟工厂产生飞碟对象，并为他赋予动作

// @file: Assets/Controller/Round/RoundController.cs
// @line: 43-46
GameObject disk = diskFactory.GetDisk(level);
disk.transform.position = new Vector3(0, 0, 0); // 飞碟的发射点
disk.SetActive(true);
actionManager.Fly(disk);

Update()函数：时间敏感，相隔指定时间（Trial）发射一波飞碟，处理Round、Trial次数的切换

if(start){time += Time.deltaTime;if(round > 5){ // 一共5轮start = false;return;}if(trial == 10){ // 每轮10波// NEXT ROUNDtrial = 0;round++;diskNum += round;}if(time >= 2.0F - round * 0.2F){ // 每波生成 diskNum 个飞碟// NEXT TRIALtime = 0.0F;for(int i = 0; i < diskNum; i++){GenerateDisk(Random.Range(1,6));}            trial++;}
}

核心算法

游戏对象的回收算法

因为在飞碟的设定中，不同的飞碟有着不同的颜色，对此我们创建了五个颜色不同的飞碟预制。
这使得，在创建一个飞碟时，它已经被制定了对应的预制（即飞碟颜色不能更改）
导致我们在对象池的会后利用时，一个蓝色飞碟只能使用对象池中空闲的蓝色飞碟，而不能使用其他颜色的飞碟。（也即只能重用同等级的飞碟）

因此有GetDisk()的代码如下：

// @file: Assets/Model/Disk/DiskFactory.cs
// @line: 22-47
GameObject disk = null;// 在空闲队列中寻找级别相同的对象,如果有则直接使用
bool find = false;
for(int i = 0; i < freeDisks.Count; i++){if(freeDisks[i].level == level){disk = freeDisks[i].gameObject;freeDisks.RemoveAt(i);find = true;break;}
}//如果找不到级别相同的飞碟对象，需要调用 Instantiate 新建一个
if(find == false){disk = GameObject.Instantiate<GameObject>(Resources.Load<GameObject>(Prefabs[level - 1]), Vector3.zero, Quaternion.identity);disk.AddComponent<DiskData>();disk.AddComponent<Rigidbody>();disk.AddComponent<ConstantForce>();
}//最后更新飞碟的速度、力的数据，让飞碟轨迹每次不同
if(disk != null){DiskData diskData = disk.GetComponent<DiskData>();setDiskData(diskData, level);busyDisks.Add(diskData);
}return disk;

不同等级的飞碟生成算法：粗暴的数学拼凑来获得游戏说明那一节飞碟属性表的效果，通过Random每次生成不同的轨迹。

// @file: Assets/Model/Disk/DiskFactory.cs
// @line: 62-98
if(level <= 1){diskData.level = 1;diskData.mass = 1.0F + Random.Range(-1F, 1F) * 0.4F;diskData.score = 50;diskData.speed = new Vector3(Random.Range(-0.1F, 0.1F), Random.Range(-0.1F, 0.1F), Random.Range(-0.1F, 0.1F));diskData.force = new Vector3(Random.Range(-1F, 1F), Random.Range(-1F, 1F), Random.Range(-1F, 1F));
}
else if(level == 2){diskData.level = 2;diskData.mass = 2.0F + Random.Range(-1F, 1F) * 0.8F;diskData.score = 100;diskData.speed = new Vector3(Random.Range(-2F, 2F), Random.Range(-2F, 2F), Random.Range(-2F, 2F));diskData.force = new Vector3(Random.Range(-2F, 2F), Random.Range(-2F, 2F), Random.Range(-2F, 2F));
}
else if(level == 3){diskData.level = 3;diskData.mass = 3.0F + Random.Range(-1F, 1F) * 1.6F;diskData.score = 500;diskData.speed = new Vector3(Random.Range(-5F, 5F), Random.Range(-5F, 5F), Random.Range(-5F, 5F));diskData.force = new Vector3(Random.Range(-5F, 5F), Random.Range(-5F, 5F), Random.Range(-5F, 5F));}
else if(level == 4){diskData.level = 4;diskData.mass = 4.0F + Random.Range(-1F, 1F) * 2.4F;diskData.score = 1000;diskData.speed = new Vector3(Random.Range(-10F, 10F), Random.Range(-10F, 10F), Random.Range(-10F, 10F));diskData.force = new Vector3(Random.Range(-10F, 10F), Random.Range(-10F, 10F), Random.Range(-10F, 10F));}
else if(level >= 5){diskData.level = 5;diskData.mass = 5.0F + Random.Range(-1F, 1F) * 4.0F;diskData.score = 5000;diskData.speed = new Vector3(Random.Range(-20F, 20F), Random.Range(-20F, 20F), Random.Range(-20F, 20F));diskData.force = new Vector3(Random.Range(-20F, 20F), Random.Range(-20F, 20F), Random.Range(-20F, 20F));
}

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