Пишем движок игры под Android – tutorial часть 5 (Surface)

Наш игровой движок для Android все ширится и ширится. Последнее что мы реализовали — это слои и сцену. Ну а сегодня на мой взгляд самая сложная и самая интересная его часть — собственно отрисовка.

Начать надо с того что в Android для отрисовки есть специальный компонент интерфейса, который предоставляет огромный набор возможностей для рисования. Этот компонент SurfaceView. Он заботится о создании поверхности для рисования, у него же мы можем получить канву для рисования и т.д. Поэтому отрисовку мы с Вами будем производить именно на основе такого компонента. 

Ну давайте приступим! Создадим класс mSurfaceView и в качетсве его родителя укажем SurfaceView. Выглядит как-то так:

package ru.davidmd.myengine;

import android.content.Context;
import android.view.SurfaceView;

public class mSurfaceView extends SurfaceView {

	public mSurfaceView(Context context) {
		super(context);
	}

}

Однако наш mSurfaceView должен быть связан со сценой которую мы хотим на нем отрисовывать, поэтому добавим в конструктор второй параметр — собственно саму сцену:

	mScene scene;

	public mSurfaceView(Context context, mScene s) {
		super(context);
		scene = s;
	}

Теперь давайте разберемся каким образом происходит управление нашим mSurfaceView. Для этого есть SurfaceHolder — это как раз тот интерфейс, который нужен нам для рисования. У этого интерфейса есть метод lockCanvas() — который возвращает объект Canvas (канву для рисования). Ну а как же контролировать состояние самого Surface? А вот для этих целей есть интерфейс SurfaceHolder.Callback. Любой объект который его реализует будет получать возможность контролировать наш Surface. Поэтому мы реализуем этот интерфейс в самам классе mSurfaceView. Выглядит это вот так:

public class mSurfaceView extends SurfaceView  implements SurfaceHolder.Callback{

	mScene scene;

	public mSurfaceView(Context context, mScene s) {
		super(context);
		scene = s;
	}

	@Override
	public void surfaceChanged(SurfaceHolder arg0, int arg1, int arg2, int arg3) {
		// TODO Auto-generated method stub

	}

	@Override
	public void surfaceCreated(SurfaceHolder arg0) {
		// TODO Auto-generated method stub

	}

	@Override
	public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder arg0) {
		// TODO Auto-generated method stub

	}

}

Теперь у нас есть методы, которые позволяют контролировать Surface: surfaceCreated вызывается при создании поверхности,  surfaceDestroyed — при ее уничтожении, а  surfaceChanged — при ее изменении. Однако они никак не связаны с конкретным Surface (несмотря на то что описаны в одном классе). Поэтому в конструкторе добавляем следующую строку, которая добавляет Callback холдеру нашей поверхности:

this.getHolder().addCallback(this);

Profit! Теперь каждый метод будет вызываться в нужный момент! :-). В общем основу мы подготовили.

Давайте попробуем разобраться с тем, как именно мы будем отрисовавывать нашу сцену. Тут есть несколько вариантов. Для совсем простых игр можно перерисовывать сцену только когда в ней произошли какие-то изменения. То есть например пользователь провел пальцем по экрану и мы перерисовали сцену, а все остальное время на экране статическая картинка. Но мы ведь еще не знаем какие игры будем писать на нашем движке, поэтому такой вариант не подходит. Поэтому сначала я попробовал создать поток, который отрисовывает всю сцену непрерывно. То есть просто бесконечный цикл в котором повторяется отрисовка сцены. Все бы здорово, но у такого варианта есть один большой минус — непрерывная отрисовка постоянно загружает процессор. У меня имеется два устройства на андроиде (Acer Liquid и Galaxy Tab) и оба этих устройства накалялись до предела уже через пять — десять минут такого беспредела. Ну еще минус: в такой ситуации мы вообще никак не можем контролировать framerate (частоту кадров). Поэтому как раз и было решено воспользоваться объектом Timer (о нем мы упоминали вот здесь). Это обычный таймер, который в нужное время или просто с определенным интервалом запускает какие-то задание. Само задание описывается классом TimerTask. Поэтому мы создадим новый класс mDrawerTask — который является наследником TimerTask и будет отвечать у нас за перерисовку сцены. Для этого в конструкторе мы передадим ему саму сцену, и переопределим метод run() (именно он и выполняется когда мы запускаем задание в таймере). Вот код этого класса:

package ru.davidmd.myengine;

import java.util.TimerTask;

import android.graphics.Canvas;
import android.graphics.Color;
import android.graphics.Paint;
import android.util.Log;
import android.view.SurfaceHolder;

public class mDrawerTask extends TimerTask {

	SurfaceHolder holder;
	Paint mainPaint;
	mScene scene;
	mLayer layer;
	Canvas canvas;
	int k;

	mDrawerTask(SurfaceHolder h, mScene s) {
		this.holder = h;
		mainPaint = new Paint();
		this.scene = s;
	}

	@Override
	public void run() {

		try {
			canvas = null;
			canvas = holder.lockCanvas();
			canvas.drawRGB(0, 0, 0);
			for (int l = 0; l < scene.getLayCount(); l++) {
				layer = scene.getLayerByNum(l);
				if (layer != null) {
					mainPaint = layer.p;
					for (mBasic tmp : layer.data) {
						tmp.draw(canvas, mainPaint);
					}

				}
			}
			scene.update();
			mSettings.newFrame();
		} catch (Exception e) {

		} finally {
			if (canvas != null) {
				holder.unlockCanvasAndPost(canvas);
			}
		}

	}
}

И что же мы здесь делаем? В конструктор мы получаем сцену и сохраняем ее в переменную scene, а так же SurfaceHolder. А в методе run() с помощью холдера блокируем канву (чтоб на ней никто не мог рисовать пока мы сами ее не разблокируем) и отрисовываем всю сцену, последовательно для каждого ее объекта вызывая метод draw(Canvas с Paint p) при этом Paint мы каждый раз берем из настроек слоя. Ну а canvas.drawRGB(0, 0, 0) — вызываемый перед отрисовкой предварительно закрашивает всю сцену черным цветом.

Теперь, кстати, вернемся к таймеру, который мы описали в классе mSettings в третьем туториале. Чем занимается он? А он считает реальное количество кадров в секунду. Для этого в коде выше мы вызываем метод  mSettings.newFrame() — который увеличивает счетчик кадров. А потом каждую секунду (как раз по тому самому загадочному таймеру 🙂 ) мы получаем готовый фреймрейт! Ура, работает! Ну то есть пока что ничего не работает, но я то уже все протестил, так что все прекрасно работает.

Теперь возвращаемся к нашему классу mSurfaceView собственно вот он весь целиком:

package ru.davidmd.myengine;

import java.util.Timer;

import android.content.Context;
import android.graphics.Canvas;
import android.view.SurfaceHolder;
import android.view.SurfaceView;

public class mSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback {

	/**
	 * сцена
	 */
	mScene scene;
	/**
	 * отрисовщик
	 */
	mDrawerTask drawer;
	/**
	 * канва
	 */
	Canvas canv;

	Timer t=new Timer();

	/**
	 * конструктор
	 *
	 * @param context
	 *            - ну как обычно контекст
	 * @param s
	 *            - сцена ассоциированная с поверхностью
	 */

	public mSurfaceView(Context context, mScene s) {
		super(context);
		scene = s;
		drawer = new mDrawerTask(this.getHolder(), this.scene);
		this.getHolder().addCallback(this);

	}

	@Override
	public void surfaceChanged(SurfaceHolder arg0, int arg1, int w, int h) {
		scene.setWH(w, h);
		mSettings.GenerateSettings(w, h);
	}

	@Override
	public void surfaceCreated(SurfaceHolder arg0) {
		t.scheduleAtFixedRate(drawer, 0, mSettings.frameInterval);
		canv = this.getHolder().lockCanvas();
		scene.setWH(canv.getWidth(), canv.getHeight());
		this.getHolder().unlockCanvasAndPost(canv);
	}

	@Override
	public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder arg0) {
		t.cancel();
	}

	/**
	 * устанавливает для поверхности новую сцену
	 *
	 * @param scene
	 *            новая сцена
	 */
	public void setScene(mScene scene) {
		this.scene = scene;
	}

	/**
	 * Возвращает текущую сцену
	 *
	 * @return возвращает текущую сцену
	 */
	public mScene getScene() {
		return scene;
	}

}

Мы просто создаем в конструкторе экземпляр mDrawerTask — drawer, запускаем его когда создается поврехность:  t.scheduleAtFixedRate(drawer, 0, mSettings.frameInterval), и останавливаем таймер, когда поверхность уничтожается:  t.cancel(). Все остальное — просто обвязка для этого действа.

На этом работу над первой альфа версией движка mEngine для Android можно считать оконченной,  всем спасибо, все свободны!

Собсно весь мой проект из Eclipse можно взять здесь:mEngine. Если есть предложения по доработке этой штуки с удовольствием буду ждать. Коменты пишите ниже, буду рад пообщаться с теми кто в теме намного глубже меня и ткнет мне носом во все мои ляпы.

Здесь можно посмотреть первый опыт написания игры на этом движке.