Android游戏开发起步（译文）

如果你有兴趣为Android平台开发游戏，有很多你需要了解的东西。我是Light Racer，Light Racer 3D以及Wixel的开发者，这些游戏目前在Android Market上有售。我以前也开发过游戏，但Light Racer是我的第一个Android应用程序，我从中学到了很多Android游戏开发知识，也愿意与诸位分享。我甚至写了一本在线的书详细介绍了Light Racer3D的开发，内容全是教你怎样做以及有用的代码片段。如果你有过游戏开发经验，那么转移到移动平台上来将不是特别困难。你主要只需学习其架构以及API就行了。如果你是一名游戏开发新手，我总结了一张列表，上面有你必需知道的东西，供你起步用。这些知识适用于很多类型的游戏，包括动作类、策略类、模拟类和益智类。　　Android是一个基于Java的环境。这对初学者来说是个好消息，因为相对于C++，Java被广泛认为是一门更容易上手的语言，它是移动开发的规范。Google也做了一件出色的工作，它将API文档化并提供示例代码供使用。其中有个叫做API Demos的示例几乎展示了所有API的功能。如果你熟悉Java并且用过Eclipse，要让你的第一个应用跑起来那是相当简单。如果你以前从没写过代码，在你前进路上还要学习很多，但别气馁。
获取SDK
　　新手上路的第一步便是获取Android SDK（软件开发工具包）。SDK里有一个核心类库，一个模拟器，一些工具和示例代码。我强烈建议使用Eclipse和Android Eclipse插件。如果你玩Android的话，Eclipse IDE对Java开发者来说很好用。如果这是你第一次开发Java项目，你可能会需要下载全套JDK，它里面包括签名和部署你的应用程序的一些工具。
学习应用程序架构
　　别急着一头扎进开发的海洋里，理解Android应用程序架构是很重要的。如果你不学一下，你设计出来的游戏在线下将很难调试。你将需要理解Applications、Activities、Intents以及它们怎样相互联系。Google提供了很多有用的架构信息。真正重要的是要理解为什么你的游戏需要多于一个的Activity，以及什么才是设计一个有良好用户体验的游戏。要理解这些，首先要了解什么是Activity生命周期。
学习Activity生命周期
　　Activity生命周期由Android操作系统来管理。你的activity创建、恢复、暂停、销毁都受操作系统的支配。正确处理这些事件是很重要的，这样应用程序才能表现良好，做用户认为正确的事。在你设计你的游戏之前了解所有这些是如何工作的是件好事，因为以后你可以为自己节省调试时间和昂贵的重新设计时间。对大多数应用来说，默认的设置将工作正常，但对于游戏，你可能需要考虑将SingleInstance标志打开。当设置为默认时，Android在它认为合适时会创建activity的新实例。对于游戏来说，你可能只需要一个游戏activity的实例。这对于你要怎样管理事务的状态有些影响，但对于我来说，这解决了一些资源管理的问题，应予以考虑。
主循环
　　根据你写的游戏的类型，你可能需要也可能不需要一个主循环。如果你的游戏不依赖于时间或者它仅仅对用户所做的加以回应，并且不做任何视觉上的改变，永远等待着用户的输入，那么你就不需要主循环。如果你写的是动作类游戏或者带有动画、定时器或任何自动操作的游戏，你应该认真考虑下使用主循环。
　　游戏的主循环以一个特定的顺序通常尽可能多的在每秒钟内“滴答”提醒子系统运行。你的主循环需要在它自己的线程里运行，原因是Android有一个主用户界面线程，如果你不运行自己的线程，用户界面线程将会被你的游戏所阻塞，这会导致Android操作系统无法正常的更新任务。执行的顺序通常如下：状态，输入，人工智能，物理，动画，声音，录像。
　　更新状态意思是管理状态转换，例如游戏的结束、人物的选择或下一个级别。很多时候你需要在某个状态上等上几秒钟，而状态管理应该处理这种延迟，并且在时间过了之后设置成下一个状态。
　　输入是指用户按下的任何键、对于滚动条的移动或者用户的触摸。在处理物理之前处理这些是很重要的，因为很多时候输入会影响到物理层，因而首先处理输入将会使游戏的反应更加良好。在Android里，输入事件从主用户界面线程而来，因此你必须写代码将输入放入缓冲区，这样你的主循环可以在需要的时刻就从缓冲区里取到它。这并非难事。首先为下一个用户输入定义一个域，然后将onKeyPressed或onTouchEvent函数设为接到一个用户动作就放到那个域里，有这两步就够了。如果对于给定游戏的状态，这是一个合法的输入操作，那么所有输入需要在那一刻做的更新操作都已经定下来了，剩下来就让物理去关心怎样响应输入吧。
　　人工智能所做的类似于用户在决定下一个要“按”哪个按钮。学习怎样写人工智能程序超出了这篇文章的范围，但大体的意思是人工智能会按照用户的意图来按按钮。这些也有待物理去处理和响应吧。
　　物理可能是也可能不是真正的物理。对于动作类游戏来说，关键点是要考虑到上一次更新的时间、正在更新的当前时间、用户输入以及人工智能，并且决定它们朝着什么方向发展和是否会发生冲突。对于一个你可视化地抓取一些部件并滑动它们的游戏来说，物理就是这个游戏中滑动部件或者使之放入合适的位置的部分。对于一个小游戏来说，物理即使这个游戏中决定答案是错还是对的部分。你可能将其命名为其他东西，但每个游戏都有一个作为游戏引擎的红肉部分（译者注：可能是主体部分的意思），在这篇文章里，我把这部分称为物理。
　　动画并非像在游戏里放入会动的gif图片那样简单。你需要使得游戏能在恰当的时间画出每一帧。这并没有听起来那么困难。保留一些像isDancing、danceFrame和lastDanceFrameTime那样的状态域，那样动画更新便能决定是否可以切换到下一帧去了。动画更新真正做的事就那么多。真正来显示动画的变化是由录像更新来处理的。
　　声音更新要处理触发声音、停止声音、音量变化以及音调变化。正常情况下当写游戏的时候，声音更新会产生一些传往声音缓冲区的字节流，但是Android能够管理自己的声音，因而你的选择将是使用SoundPool或者MediaPlayer。它们都需要小心处理以免出错，但你要知道，因为一些底层实现细节，小型、低比特率的声音文件将带来最佳的性能和稳定性。
　　录像更新要考虑游戏的状态、角色的位置、分数、状态等等，并将一切画到屏幕上。如果使用主循环，你可能需要使用SurfaceView，并做一个“推”绘制。对于其他视图，视图本身能够调用绘制操作，主循环不必处理。SurfaceView每秒产生的帧数最多，最适合于一些有动画或屏幕上有运动部件的游戏。录像更新所要做的工作是获取游戏的状态，并及时地为这个状态绘制图像。其他的自动化操作最好由不同的更新任务来处理。
　　代码看起来是什么样的？这儿有个例子。
   1: public void run() {
   2:     while (isRunning) {
   3:         while (isPaused && isRunning) {
   4:             sleep(100);
   5:         }
   6:         update();
   7:     }
   8: }
   9: 
  10: private void update() {
  11:     updateState();
  12:     updateInput();
  13:     updateAI();
  14:     updatePhysics();
  15:     updateAnimations();
  16:     updateSound();
  17:     updateVideo();
  18: }


3D还是2D？
　　在开始写游戏之前，你要决定是做3D的还是2D的。2D游戏有一个低得多的学习曲线，一般更容易获得良好的性能。3D游戏需要更深入的数学技能，并且如果你不在意的话会有性能问题产生。如果你打算画比方框和圆圈更复杂的图形，还需要会使用3D Studio和Maya那样的建模工具。Android支持OpenGL用来3D编程，并且在OpenGL方面有很多很好的教程可供学习。
建立简单、高质量的方法
　　上手时，要确保你整个游戏不要就用一个庞大而冗长的方法。如果你遵循我上面描述的主循环模式，这将相当简单。每个你写的方法应当完成一个非常特定的任务，并且它就应该无差错地那样做。举例来说，如果你需要洗一副纸牌，你应该写一个“shuffleCards”的方法，并且该方法就应该只做这一件事。
　　这是一个适用于任何软件开发的编码实践，但对于游戏开发来说这尤为重要。在一个有状态的、实时的系统里，调试将变得非常困难。使你的方法尽量的小，一般的经验法则是每个方法有且仅有一个目的（译者注：完成且仅完成一个功能）。如果你要为一个场景用编程方式画一个背景，你可能需要一个叫做“drawBackground”的方法。诸如此类的任务能够很快完成，因而你可以按照搭积木的方法来开发你的游戏，而你能够继续添加你要的功能，并且不会使得这一切难以理解。
最重要的是效率！
　　性能是任何游戏的主要问题。我们的目标是使得游戏的反应越快越好，看起来越流畅越好。某些方法如Canvas.drawLine比较慢。并且要将屏幕大小的位图画到主画布上，每一帧都是代价昂贵的。如何权衡对于达到最佳性能很有必要。确保管理好你的资源，使用技巧来以最少量的CPU资源完成你的任务。如果性能不好的话，即使是最好的游戏玩起来也没劲。人们一般对于游戏卡或者响应慢几乎难以容忍。
提示和技巧
　　看一下SDK中的示例LunarLander。它使用SurfaceView，这对于一个每秒需要处理最多帧的游戏来说是合适的。如果你要做3D，示例中有GLView可以处理3D显示的很多初始化工作。对LightRacer来说，我不得不优化把所有东西都画出来这种方法，否则帧率将会大大地降低。我只在视图初始化的时候把背景画进一个位图里一次。路径放在它们自己的位图里，随着车手的前进而更新。这两个位图在每一帧里都被画进主画布中去，车手画在顶端，到最后会有一个爆炸。这种技术使得游戏运行在一个可以玩的程度。
　　如果适用的话，使得你的位图的大小精确等于你打算画到屏幕上的大小，这也是个好的实践。这么做了以后就需要缩放，可以节省CPU资源。
　　在游戏中始终一致的位图配置（如RGBA8888）。这将会通过减少不同格式之间转换的时间来节省图形库的CPU时间。
　　如果你决定开发3D游戏但没有3D方面的知识，你需要挑选一两本3D游戏编程方面的书并学习线性代数。你最少要理解点积、叉积、向量、单元向量、法线、矩阵和变换。这方面我遇到的最好的书是叫《3D游戏编程和计算机图形学数学》。
　　声音文件要小而且低比特率。需要加载的越少，加载速度越快，游戏所需内存越少。
　　声音使用OGG文件，图片使用PNG文件。
　　确保释放所有媒体播放器，当Activity销毁时空出所有的资源。这能保证垃圾收集器清除了所有东西，也能保证在两次游戏开始之间没有内存泄露。
　　加入Android谷歌小组，寻求社区支持。这里有人可以在开发过程中给你帮助。
　　最重要的是，花时间测试再测试，确保每一小部分都如你所愿地工作。改善游戏是整个开发中最耗时最困难的部分。如果你匆匆将其推向市场，你很可能会使用户们失望，你会感到你的努力都白费了。你不可能使所有人都喜欢你写的东西，但你至少要尽量发布你最高质量的作品。
　　Google在这里有帮助你上手的绝佳的文档。
　　在Light Racer 3D开发日志可以找到可工作的示例代码和指导。