智能终端上的游戏目前风头正劲,试问哪个智能手机上没有几款企鹅公司出品的游戏呢!之前从未涉猎过游戏开发,但知道游戏开发前要挑选一款合适的游戏引擎,自己从头开始敲代码的时代已经out了。在寻觅游戏引擎之前,我需要回答三道摆在我面前的选择题:
1、2d引擎还是3d引擎?
2、平台专用引擎还是跨平台引擎?
3、收费引擎还是开源引擎?
作为入门级选手,2d游戏显然更适合上手一些,另外适合果果这个年龄段的幼教类的游戏也多以2d游戏居多。3d游戏本身也太难了,不仅要 programming能力,还要3d建模能力,这些学习起来周期就太长了;一直是ubuntu fans,手头没有mac book,这样开发ios程序变成一件糟心的事,在ubuntu下搭建ios app开发环境繁杂的很,即便是虚拟机也懒得尝试。但从游戏体验来看,还是在ipad上玩更好一些,因此最好引擎能跨平台,以便后续迁移到ios上;开源 和用开源惯了,收费的引擎目前不在考虑范围之内。综上,我要寻找的是一款开源的、跨平台的mobile 2d game engine。
于是我找到了cocos2d-x!cocos2d-x是cocos2d-iphone的c++跨平台分支,由于是国人创立的,在国内有着较大的用 户群,引擎资料也较多,社区十分活跃。国内已经出版了多本有关cocos2d-x的中文书籍,比如《cocos2d-x高级开发教程:制作自己的 “捕鱼达人”》 、《cocos2d-x权威指南》 等都还不错。更重要的是cocos2d-x自带了丰富的例子,供初学者“临摹学习”,其中cocos2d-x-2.2.2/samples/cpp /testcpp这个例子几乎涵盖了该引擎的绝大多数功能。下面就开启cocos2d-x的入门之旅(for android)。
一、引擎安装
试验环境:
cocos2d-x官网目前提供2.2.2稳定版以及3.0beta2版的下载(当然你也可以下载到更老的版本)。由于3.0改变较大,资料不 多,且对编译器等版本的要求较高(需要支持c++ 11标准),因此这里依旧以2.2.2版本作为学习目标。cocos2d-x-2.2.2下载后解压到某个目录:比如/home1/tonybai/android-dev/cocos2d-x-2.2.2。 如果仅是用cocos2d-x开发android版本游戏,则不需要做什么编译工作。android game project会在project build时自动用ndk的编译器编译c++代码,并与ndk链接。如果你想早点看看cocos2d-x sample中的例子运行起来到底是什么样子的,你可以在ubuntu下编译出linux版本的游戏:在cocos2d-x-2.2.2下执行make-all-linux-project.sh即可。编译需要一段时间,编译成 功后,我们可以进入到“cocos2d-x-2.2.2/samples/cpp/hellocpp/proj.linux/bin/release” 下执行“hellocpp”这个可执行文件,一个最简单的cocos2d-x游戏就会展现在你的面前了。
android sample project的构建稍微复杂些:
首先在eclipse中添加libcocos2dx library project from existed code(注意:不copy到workspace,原地建立)。该project的代码路径为cocos2d-x-2.2.2/cocos2dx/platform /android/java。在project.properties和androidmanifest.xml适当修改你所使用的api版本, 以让编译通过。我这里用的是 target=android-19。
然后,设置ndk_root环境变量(比如export ndk_root='/home1/tonybai/android-dev/adt-bundle-linux-x86_64/android-ndk-r9c'), 供build_native.sh使用。
最后添加游戏project。在eclipse中添加hellocpp project from existed code,位置cocos2d-x-2.2.2/samples/cpp/hellocpp/proj.android(注 意:不copy到workspace中,原地建立)。在hellocpp的project.properties中添加“android.library.reference.1=../../../../cocos2dx/platform/android /java”。同样别忘了在project.properties和androidmanifest.xml适当修改你所使用 的api版本,以让编译通过。
如果一切顺利的话,你会在console窗口看到“**** build finished ****”。problems窗口显示“0 errors“。 启动android模拟器,run application,同样的hellocpp画面会呈现在模拟器上。
cocos2d-x是建构在opengl技术之上的。对于android平台而言,android sdk已经完全封装了opengl es 1.1/2.0的api(android.opengl.*;javax.microedition.khronos.egl.*;javax.microedition.khronos.opengles.*), 引擎完全可以建立在这个之上,无需c++代码。但cocos2d-x是一个跨平台的2d游戏引擎,核心选择了用c++代码实现(ios提供的c绑 定,不提供java绑定;android则提供了java和c绑定),因此 在开发android平台的2d游戏时,引擎部分是sdk与ndk交相互应,比如glthread的创建和管理用的是sdk的 glsurfaceview和glthread,但真正的surface绘制部分则是回调cocos2d-x用c++编写的绘制实现(链接ndk 中的库)。
二、cocos2d-x android工程代码组织结构
以samples/cpp/helloapp的android工程为例,android版的cocos2d-x工程与普通android应用程序 差别 不大,核心部分只是多了一个jni目录和一个build_native.sh脚本文件。其中jni目录下存放的是java和c++调用转换的“胶 水”代码;build_native.sh则是用于编译jni下c++代码以及 cocos2dx_static library代码的构建脚本。
hellocpp的构建过程摘要如下:
bash /home1/tonybai/android-dev/cocos2d-x-2.2.2/samples/cpp/hellocpp/proj.android/build_native.sh
ndk_root = /home1/tonybai/android-dev/adt-bundle-linux-x86_64/android-ndk-r9c
cocos2dx_root = /home1/tonybai/android-dev/cocos2d-x-2.2.2/samples/cpp/hellocpp/proj.android/../../../..
app_root = /home1/tonybai/android-dev/cocos2d-x-2.2.2/samples/cpp/hellocpp/proj.android/..
app_android_root = /home1/tonybai/android-dev/cocos2d-x-2.2.2/samples/cpp/hellocpp/proj.android
+ /home1/tonybai/android-dev/adt-bundle-linux-x86_64/android-ndk-r9c/ndk-build -c /home1/tonybai/android-dev/cocos2d-x-2.2.2/samples/cpp/hellocpp/proj.androidndk_module_path=/home1/tonybai/android-dev/cocos2d-x-2.2.2/samples/cpp/hellocpp/proj.android/../../../..:/home1/tonybai/android-dev/cocos2d-x-2.2.2/samples/cpp/hellocpp/proj.android/../../../../cocos2dx/platform/third_party/android/prebuilt
using prebuilt externals
android ndk: warning:/home1/tonybai/android-dev/cocos2d-x-2.2.2/samples/cpp/hellocpp/proj.android/../../../../cocos2dx/android.mk:cocos2dx_static: local_ldlibs is always ignored for static libraries
make: entering directory `/home1/tonybai/android-dev/cocos2d-x-2.2.2/samples/cpp/hellocpp/proj.android'
[armeabi] compile++ thumb: hellocpp_shared <= main.cpp
[armeabi] compile++ thumb: hellocpp_shared <= appdelegate.cpp
[armeabi] compile++ thumb: hellocpp_shared <= helloworldscene.cpp
[armeabi] compile++ thumb: cocos2dx_static <= ccconfiguration.cpp
[armeabi] compile++ thumb: cocos2dx_static <= ccscheduler.cpp
… …
[armeabi] compile++ thumb: cocos2dx_static <= cctouch.cpp
[armeabi] staticlibrary : libcocos2d.a
[armeabi] compile thumb : cpufeatures <= cpu-features.c
[armeabi] staticlibrary : libcpufeatures.a
[armeabi] sharedlibrary : libhellocpp.so
[armeabi] install : libhellocpp.so => libs/armeabi/libhellocpp.so
make: leaving directory `/home1/tonybai/android-dev/cocos2d-x-2.2.2/samples/cpp/hellocpp/proj.android'
**** build finished ****
三、cocos2d-x android工程代码阅读
单独将如何阅读代码拿出来,是为了后面分析引擎的驱动流程做准备工作。学习类似cocos2d-x这样的游戏引擎,仅仅停留在游戏逻辑层代码是不 能很好的把握引擎本质的,因此适当的挖掘引擎实现实际上对于理解和使用 引擎都是大有裨益的。
以一个cocos2d-x android工程为例,它的游戏逻辑代码以及涉及的引擎代码涵盖在一下路径下(还是以hellocpp的android工程为例):
四、从activity开始
之前多少了解了一些android app开发的知识,android app都是始于activity的。游戏也是app的一种,因此在android平台上,cocos2d-x游戏也是从activity开始的。于是 activity,确切的说是cocos2dxactivity是我们这次引擎驱动机制分析的出发点。
回顾android activity的lifecycle,activity启动的顺序是:activity.oncreate -> activity.onstart() -> activity.onresume()。接下来我们将按照 这条主线进行引擎驱动机制的分析。
hellocpp.java中的hellocpp这个activity完全无所作为,仅仅是继承其父类cocos2dxactivity的实现罢 了。
@override
protected void oncreate(final bundle savedinstancestate) {
super.oncreate(savedinstancestate);
scontext = this;
this.mhandler = new cocos2dxhandler(this);
this.init();
cocos2dxhelper.init(this, this);
}
public void init() {
// framelayout
viewgroup.layoutparams framelayout_params =
new viewgroup.layoutparams(viewgroup.layoutparams.fill_parent,
viewgroup.layoutparams.fill_parent);
framelayout framelayout = new framelayout(this);
framelayout.setlayoutparams(framelayout_params);
… …
// cocos2dxglsurfaceview
this.mglsurfaceview = this.oncreateview();
// …add to framelayout
framelayout.addview(this.mglsurfaceview);
… …
this.mglsurfaceview.setcocos2dxrenderer(new cocos2dxrenderer());
… …
// set framelayout as the content view
setcontentview(framelayout);
}
从上面代码可以看出,oncreate调用的init方法才是cocos2dxactivity初始化的核心。在init方法 中,cocos2dxactivity创建了一个framelayout实例,并将该实例作为content view赋给了cocos2dxactivity的实例。framelayout实例也并不孤单,一个设置了cocos2dxrenderer实例的 glsurfaceview被added to it。而cocos2d-x引擎的初始化已经悄悄地在这几行代码间完成了,至于初始化的细节我们后续再做分析。
接下来是onresume方法,它的实现如下:
cocos2dxhelper.onresume();
this.mglsurfaceview.onresume();
}
this.queueevent(new runnable() {
@override
public void run() {
cocos2dxglsurfaceview.this.mcocos2dxrenderer.handleonresume();
}
});
}
applicationwillenterforeground方法在你的appdelegate.cpp中;
void appdelegate::applicationwillenterforeground() {
ccdirector::shareddirector()->startanimation();//
// if you use simpleaudioengine, it must resume here
// simpleaudioengine::sharedengine()->resumebackgroundmusic();
}
这里仅是重新获得了一下时间罢了。
五、render thread(渲染线程) - glthread
游戏引擎要兼顾ui事件和屏幕帧刷新。android的opengl应用采用了ui线程(main thread) + 渲染线程(render thread)的模式。activity活在main thread(主线程)中,也叫做ui线程。该线程负责捕获与用户交互的信息和事件,并与渲染(render)线程交互。比如当用户接听电话、切换到其他 程序时,渲染线程必须知道发生了 这些事件,并作出即时的处理,而这些事件及处理方式都是由主线程中的activity以及其装载的view传递给渲染线程的。我们在cocos2dx的框 架代码中看不到渲染线程的诞生过程,这是因为这一过程是在android sdk层实现的。
我们回顾一下cocos2dxactivity.init方法的关键代码:
// …add to framelayout
framelayout.addview(this.mglsurfaceview);
this.mglsurfaceview.setcocos2dxrenderer(new cocos2dxrenderer());
// set framelayout as the content view
setcontentview(framelayout);
cocos2dxglsurfaceview是 android.opengl.glsurfaceview的子类。在android 上做原生opengl es 2.0编程的人应该都清楚glsurfaceview的重要性。但渲染线程并非是在cocos2dxglsurfaceview实例化时被创建的,而是在 setrenderer的时候。
我们来看cocos2dxglsurfaceview.setcocos2dxrenderer的实现:
glthread的实例是在这里被创建并开始执行的。至于渲染线程都干了些什么,我们可以通过其run方法看到:
try {
guardedrun();
} catch (interruptedexception e) {
// fall thru and exit normally
} finally {
sglthreadmanager.threadexiting(this);
}
}
run方法并没有给我们带来太多有价值的东西,真正有价值的信息藏在guardedrun方法中。guardedrun是这个源文件中规模最为庞 大的方法,但抽取其核心结构后,我们发现它大致就是一个死循环,以下是摘要式的伪代码:
if (event != null) {
event.run();
event = null;
continue;
}
if needed
view.mrenderer.onsurfacecreated(gl, meglhelper.meglconfig);
if needed
view.mrenderer.onsurfacechanged(gl, w, h);
if needed
view.mrenderer.ondrawframe(gl);
}
六、游戏逻辑的入口
在hellocpp的classes下有好多c++代码文件(涉及具体的游戏逻辑),在hellocpp的android project jni目录下也有jni胶水代码,那么这些代码是如何和引擎一起互动生效的呢?
上面讲到过,涉及到画面的一些渲染都是在glthread中进行的,这涉及到onsurfacecreated、 onsurfacechanged以及ondrawframe三个方法。我们看看 cocos2dxrenderer.onsurfacecreated方法的实现,该方法会在surface被首次渲染时调用:
appdelegate *pappdelegate = new appdelegate();
ccapplication::sharedapplication()->run();
}
else
{
ccglinvalidatestatecache();
ccshadercache::sharedshadercache()->reloaddefaultshaders();
ccdrawinit();
cctexturecache::reloadalltextures();
ccnotificationcenter::sharednotificationcenter()->postnotification(event_come_to_foreground, null);
ccdirector::shareddirector()->setgldefaultvalues();
}
}
这似乎让我们看到了游戏逻辑的入口了:
appdelegate *pappdelegate = new appdelegate();
ccapplication::sharedapplication()->run();
return -1;
}
applicationdidfinishlaunching,没错这就是游戏逻辑的入口了。我们得回到samples代码目录中去找到对应方法 的实现。
bool appdelegate::applicationdidfinishlaunching() {
// initialize director
ccdirector* pdirector = ccdirector::shareddirector();
cceglview* peglview = cceglview::sharedopenglview();
pdirector->setopenglview(peglview);
ccsize framesize = peglview->getframesize();
… …
// turn on display fps
pdirector->setdisplaystats(true);
// set fps. the default value is 1.0/60 if you don't call this
pdirector->setanimationinterval(1.0 / 60);
// create a scene. it's an autorelease object
ccscene *pscene = helloworld::scene();
// run
pdirector->runwithscene(pscene);
return true;
}
的确,在applicationdidfinishlaunching中我们做了很多引擎参 数的设置。接下来大管家ccdirector实例登场,并运行了helloworld scene的实例。但这依旧是初始化的一部分,虽然方法名让人听起来像是某种持续连贯行为:
void ccdirector::runwithscene(ccscene *pscene)
{
… …
pushscene(pscene);
startanimation();
}
void ccdisplaylinkdirector::startanimation(void)
{
if (cctime::gettimeofdaycocos2d(m_plastupdate, null) != 0)
{
cclog("cocos2d: displaylinkdirector: error on gettimeofday");
}
m_binvalid = false;
}
七、驱动引擎
之所以游戏画面是运动的,那是因为屏幕以较高的帧数刷新的缘故,这样人眼就会看到连续的动作,就和电影的放映原理是一样的。在cocos2d-x 引擎中这些驱动屏幕刷新的代码在哪里呢?
我们回顾一下之前谈到的glthread线程,我们说过画面渲染的工作都是由它来完成的。glthread的核心是guardedrun函数,该 函数以“死循环”的方式调用cocos2dxrender.ondrawframe方法对画面进行持续渲染。
我们来看看引擎实现的cocos2dxrender.ondrawframe方法:
/*
final long nowinnanoseconds = system.nanotime();
final long interval = nowinnanoseconds – this.mlasttickinnanoseconds;
*/
// should render a frame when ondrawframe() is called or there is a
// "ghost"
cocos2dxrenderer.nativerender();
/*
// fps controlling
if (interval < cocos2dxrenderer.sanimationinterval) {
try {
// because we render it before, so we should sleep twice time interval
thread.sleep((cocos2dxrenderer.sanimationinterval – interval) / cocos2dxrenderer.nanosecondspermicrosecond);
} catch (final exception e) {
}
}
this.mlasttickinnanoseconds = nowinnanoseconds;
*/
}
nativerender从命名来看,这显然是一个c++编写的函数实现。我们只能到jni目录下寻找。
jniexport void jnicall java_org_cocos2dx_lib_cocos2dxrenderer_nativerender(jnienv* env) {
cocos2d::ccdirector::shareddirector()->mainloop();
}
八、mainloop
进一步我们来看看mainloop所做的工作。mainloop是ccdirector类的一个纯虚函数,ccdirector的子类ccdisplaylinkdirector真正实现了 它:
// release the objects
ccpoolmanager::sharedpoolmanager()->pop();
}
}
void ccdirector::drawscene(void)
{
// calculate "global" dt
calculatedeltatime();
//tick before glclear: issue #533
if (! m_bpaused)
{
m_pscheduler->update(m_fdeltatime);
}
glclear(gl_color_buffer_bit | gl_depth_buffer_bit);
/* to avoid flickr, nextscene must be here: after tick and before draw.
xxx: which bug is this one. it seems that it can't be reproduced with v0.9 */
if (m_pnextscene)
{
setnextscene();
}
kmglpushmatrix();
// draw the scene
if (m_prunningscene)
{
m_prunningscene->visit();
}
// draw the notifications node
if (m_pnotificationnode)
{
m_pnotificationnode->visit();
}
if (m_bdisplaystats)
{
showstats();
}
kmglpopmatrix();
m_utotalframes++;
// swap buffers
if (m_pobopenglview)
{
m_pobopenglview->swapbuffers();
}
if (m_bdisplaystats)
{
calculatempf();
}
}
九、ui线程与glthread的交互
用户的屏幕触控动作由ui线程捕捉到,该类事件需要传递给引擎,并由glthread根据各个画面元素的最新状态重新绘制画面。ui线程负责处理用户交互 事件,并将特定的事件通知glthread处理。ui线程通过cocos2dxglsurfaceview的queueevent方法,将事件以及处理方 法传递给glthread执行的。
cocos2dxglsurfaceview的queueevent方法继承自其父类glsurfaceview:
运行着的glthread实例在guardedrun中会从event队列中取出runnable event并run的。
if (! meventqueue.isempty()) {
event = meventqueue.remove(0);
break;
}
…….
}
}
… …
if (event != null) {
event.run();
event = null;
continue;
}
…
}
activity的各种事件pause、resume、stop以及view的各种屏幕触控事件都是通过queueevent传递给glthread执行的,比如:view的onkeydown方法:
十、小结
有了以上的对cocos2d-x引擎的理解后,再编写游戏代码就更加游刃有余了,至少出现问题时,我们知道应该在哪里查找了。就像对汽车的发动机了如指掌 后,一旦发生动力故障,我们基本知道排除的方法。但对发动机了解的再透彻,也不能代表就能设计和生产出好车,游戏也是这样,对引擎了解是一码事,设计和实现出好游戏是另外一码事。学习引擎只是编写游戏的起点而已。
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