游戏设计模式学习笔记（一） 命令模式

学习参考自 Robert Nystrom编写的 《游戏编程模式》
电子书链接： https://gpp.tkchu.me/command.html

该书中使用C++作为编程语言，我将使用C#和Unity。

命令模式：将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化； 对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。

简单地说，命令是具现化的方法调用。

以角色动作控制为例

举个简单的例子，假设我们现在要控制一个Player的动作，他有跳跃，开火，向前冲刺，切换武器四个动作，那么最朴素的方法莫过于如下写法：

public MotionController : MonoBehaviour
{
    private void Update()
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
            // 跳跃的功能实现
        else if (Input.GetKeyDown(KeyCode.J))
            // 开火的功能实现
        else if (Input.GetKeyDown(KeyCode.LeftShift))
            // 向前冲刺的功能实现
        else if (Input.GetKeyDown(KeyCode.K))
            // 切换武器的功能实现
    }
}

这个方法显而易见的一个问题就是，我们将用户的输入和程序行为硬编码在了一起，想要修改按键对应的功能是需要对源码进行大量修改的。但是通常我们都希望我们的游戏可以支持用户自己配置按键的功能，为了支持这一点，我们应该修改各个功能的实现部分。

首先我们可以引入一个ICommand接口：

public interface ICommand
{
    public abstract void Execute();
}

我们可以为不同的功能创建不同的对象，并且均要实现ICommand接口，这样对于不同功能，只需要实例化出对应的对象，然后调用Execute()方法。

例如跳跃：

public JumpCommand : ICommand
{
    public void Execute()
    {
        // ...
    }
}

在将开火、冲刺、切换武器等功能均实现后，我们的MotionController可改为如下形式：

public MotionController : MonoBehaviour
{
    private ICommand keySpace;
    private ICommand keyJ;
    private ICommand keyLeftShift;
    private ICommand keyK;

    private void Update()
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
            keySpace.Execute();
        else if (Input.GetKeyDown(KeyCode.J))
            keyJ.Execute();
        else if (Input.GetKeyDown(KeyCode.LeftShift))
            keyLeftShift.Execute();
        else if (Input.GetKeyDown(KeyCode.K))
            keyK.Execute();
    }
}

此时如果我们想要更换某个按键的功能，只需要将其ICommand用对应功能的类实例化即可

不过我有点好奇，书中是面向手柄的，按键分别为XYBA，如果是键盘游戏，为了让任意键均可被绑定，岂不是需要预先将所有按键的ICommand定义出来，未免有些麻烦和多余。故而我在下面会根据自己的理解再写一种方式，即预先将Player每个动作的KeyCode和ICommand均定义出来，这样更改按键对应的功能只需将其KeyCode更改即可，感觉更方便？

public MotionController : MonoBehaviour
{
    public KeyCode JumpKey;
    public KeyCode FireKey;
    public KeyCode DashKey;
    public KeyCode SwitchWeaponKey;

    private ICommand jumpCommand;
    private ICommand fireCommand;
    private ICommand dashCommand;
    private ICommand switchWeaponCommand;

    private void Update()
    {
        if (Input.GetKeyDown(JumpKey))
            jumpCommand.Execute();
        else if (Input.GetKeyDown(FireKey))
            fireCommand.Execute();
        else if (Input.GetKeyDown(DashKey))
            dashCommand.Execute();
        else if (Input.GetKeyDown(SwitchWeaponKey))
            switchWeaponCommand.Execute();
    }
}

在书中，作者推荐了类似以下用法：

public interface ICommand
{
    public abstract void Execute(GameObject actor);
}

public JumpCommand : ICommand
{
    public void Execute(GameObject actor)
    {
        actor.GetComponent<...>().Jump();
    }
}

将Command独立出来，每个Player，或者游戏中的其他AI，都需要自己事先写好各项运动的逻辑，然后通过将自己传入Command中，触发功能。

public class InputHandler
{
    private ICommand keySpace;
    private ICommand keyJ;
    private ICommand keyLeftShift;
    private ICommand keyK;

    public ICommand HandleInput()
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
            return keySpace;
        else if (Input.GetKeyDown(KeyCode.J))
            return keyJ;
        else if (Input.GetKeyDown(KeyCode.LeftShift))
            return keyLeftShift;
        else if (Input.GetKeyDown(KeyCode.K))
            return keyK;
        
        retrun null;
    }
}

public class MotionController
{
    private InputHandler inputHandler;

    private void Update()
    {
        ICommand command = inputHandler.HandleInput();
        if (command != null)
        {
            command.Execute(this.gameObject);
        }
    }
}

这样写也有一个好处就是方便实现我们的Player去控制游戏中的其他单位移动，因为只需将相应的gameObject传进去。

命令的撤销和重做

这一部分看上去应该是备忘录模式去做的事情，不过在书中作者提到： 由于命令趋向于修改对象状态的一小部分，对数据其他部分的快照就是浪费内存。手动内存管理的消耗更小。

这部分以战棋类型游戏的移动为例，如果仅支持一步的撤销和重做，可以在每个Command下记录以下上一步所在的坐标即可。当然，复杂一点的话，我们可以创建一个链表或者栈，用来记录执行过的命令，撤销或者重做只需要执行链表中的前一个Command或者后一个。