JavaScript 编程精解 中文第三版 十六、项目：平台游戏

下面的 CSS 使表格看起来像我们想要的背景：

.background    { background: rgb(52, 166, 251);
                 table-layout: fixed;
                 border-spacing: 0;              }
.background td { padding: 0;                     }
.lava          { background: rgb(255, 100, 100); }
.wall          { background: white;              }

其中某些属性（border-spacing和padding）用于取消一些我们不想保留的表格默认行为。我们不希望在单元格之间或单元格内部填充多余的空白。

其中background规则用于设置背景颜色。CSS中可以使用两种方式来指定颜色，一种方法是使用单词（white），另一种方法是使用形如rgb(R,G,B)的格式，其中R表示颜色中的红色成分，G表示绿色成分，B表示蓝色成分，每个数字范围均为 0 到 255。因此在rgb(52,166,251)中，红色成分为 52，绿色为 166，而蓝色是 251。由于蓝色成分数值最大，因此最后的颜色会偏向蓝色。而你可以看到.lava规则中，第一个数字（红色）是最大的。

我们绘制每个角色时需要创建其对应的 DOM 元素，并根据角色属性来设置元素坐标与尺寸。这些值都需要与scale相乘，以将游戏中的尺寸单位转换为像素。

function drawActors(actors) {
  return elt("div", {}, ...actors.map(actor => {
    let rect = elt("div", {class: `actor ${actor.type}`});
    rect.style.width = `${actor.size.x * scale}px`;
    rect.style.height = `${actor.size.y * scale}px`;
    rect.style.left = `${actor.pos.x * scale}px`;
    rect.style.top = `${actor.pos.y * scale}px`;
    return rect;
  }));
}

为了赋予一个元素多个类别，我们使用空格来分隔类名。在下面展示的 CSS 代码中，actor类会赋予角色一个绝对坐标。我们将角色的类型名称作为额外的 CSS 类来设置这些元素的颜色。我们并没有再次定义lava类，因为我们可以直接复用前文为岩浆单元格定义的规则。

.actor  { position: absolute;            }
.coin   { background: rgb(241, 229, 89); }
.player { background: rgb(64, 64, 64);   }

setState方法用于使显示器显示给定的状态。它首先删除旧角色的图形，如果有的话，然后在他们的新位置上重新绘制角色。试图将 DOM 元素重用于角色，可能很吸引人，但是为了使它有效，我们需要大量的附加记录，来关联角色和 DOM 元素，并确保在角色消失时删除元素。因为游戏中通常只有少数角色，重新绘制它们开销并不大。

DOMDisplay.prototype.setState = function(state) {
  if (this.actorLayer) this.actorLayer.remove();
  this.actorLayer = drawActors(state.actors);
  this.dom.appendChild(this.actorLayer);
  this.dom.className = `game ${state.status}`;
  this.scrollPlayerIntoView(state);
};

我们可以将关卡的当前状态作为类名添加到包装器中，这样可以根据游戏胜负与否来改变玩家角色的样式。我们只需要添加 CSS 规则，指定祖先节点包含特定类的player元素的样式即可。

.lost .player {
  background: rgb(160, 64, 64);
}
.won .player {
  box-shadow: -4px -7px 8px white, 4px -7px 8px white;
}

在遇到岩浆之后，玩家的颜色应该变成深红色，暗示着角色被烧焦了。当玩家收集完最后一枚硬币时，我们添加两个模糊的白色阴影来创建白色的光环效果，其中一个在左上角，一个在右上角。

我们无法假定关卡总是符合视口尺寸，它是我们在其中绘制游戏的元素。所以我们需要调用scrollPlayerIntoView来确保如果关卡在视口范围之外，我们可以滚动视口，确保玩家靠近视口的中央位置。下面的 CSS 样式为包装器的DOM元素设置了一个最大尺寸，以确保任何超出视口的元素都是不可见的。我们可以将外部元素的position设置为relative，因此该元素中的角色总是相对于关卡的左上角进行定位。

.game {
  overflow: hidden;
  max-width: 600px;
  max-height: 450px;
  position: relative;
}

在scrollPlayerIntoView方法中，我们找出玩家的位置并更新其包装器元素的滚动坐标。我们可以通过操作元素的scrollLeft和scrollTop属性，当玩家接近视口边界时修改滚动坐标。

DOMDisplay.prototype.scrollPlayerIntoView = function(state) {
  let width = this.dom.clientWidth;
  let height = this.dom.clientHeight;
  let margin = width / 3;

  // The viewport
  let left = this.dom.scrollLeft, right = left + width;
  let top = this.dom.scrollTop, bottom = top + height;

  let player = state.player;
  let center = player.pos.plus(player.size.times(0.5))
                         .times(scale);

  if (center.x < left + margin) {
    this.dom.scrollLeft = center.x - margin;
  } else if (center.x > right - margin) {
    this.dom.scrollLeft = center.x + margin - width;
  }
  if (center.y < top + margin) {
    this.dom.scrollTop = center.y - margin;
  } else if (center.y > bottom - margin) {
    this.dom.scrollTop = center.y + margin - height;
  }
};

找出玩家中心位置的代码展示了，我们如何使用Vec类型来写出相对可读的计算代码。为了找出玩家的中心位置，我们需要将左上角位置坐标加上其尺寸的一半。计算结果就是关卡坐标的中心位置。但是我们需要将结果向量乘以显示比例，以将坐标转换成像素级坐标。

接下来，我们对玩家的坐标进行一系列检测，确保其位置不会超出合法范围。这里需要注意的是这段代码有时候依然会设置无意义的滚动坐标，比如小于 0 的值或超出元素滚动区域的值。这是没问题的。DOM 会将其修改为可接受的值。如果我们将scrollLeft设置为–10，DOM 会将其修改为 0。

最简单的做法是每次重绘时都滚动视口，确保玩家总是在视口中央。但这种做法会导致画面剧烈晃动，当你跳跃时，视图会不断上下移动。比较合理的做法是在屏幕中央设置一个“中央区域”，玩家在这个区域内部移动时我们不会滚动视口。

我们现在能够显示小型关卡。

我们可以在link标签中使用rel="stylesheet"，将一个 CSS 文件加载到页面中。文件game.css包含了我们的游戏所需的样式。

现在我们是时候来添加一些动作了。这是游戏中最令人着迷的一部分。实现动作的最基本的方案（也是大多数游戏采用的）是将时间划分为一个个时间段，根据角色的每一步速度和时间长度，将元素移动一段距离。我们将以秒为单位测量时间，所以速度以单元每秒来表示。

移动东西非常简单。比较困难的一部分是处理元素之间的相互作用。当玩家撞到墙壁或者地板时，不可能简单地直接穿越过去。游戏必须注意特定的动作会导致两个对象产生碰撞，并需要采取相应措施。如果玩家遇到墙壁，则必须停下来，如果遇到硬币则必须将其收集起来。

想要解决通常情况下的碰撞问题是件艰巨任务。你可以找到一些我们称之为物理引擎的库，这些库会在二维或三维空间中模拟物理对象的相互作用。我们在本章中采用更合适的方案：只处理矩形物体之间的碰撞，并采用最简单的方案进行处理。

在移动角色或岩浆块时，我们需要测试元素是否会移动到墙里面。如果会的话，我们只要取消整个动作即可。而对动作的反应则取决于移动元素类型。如果是玩家则停下来，如果是岩浆块则反弹回去。

这种方法需要保证每一步之间的时间间隔足够短，确保能够在对象实际碰撞之前取消动作。如果时间间隔太大，玩家最后会悬浮在离地面很高的地方。另一种方法明显更好但更加复杂，即寻找到精确的碰撞点并将元素移动到那个位置。我们会采取最简单的方案，并确保减少动画之间的时间间隔，以掩盖其问题。

该方法用于判断某个矩形（通过位置与尺寸限定）是否会碰到给定类型的网格。

Level.prototype.touches = function(pos, size, type) {
  var xStart = Math.floor(pos.x);
  var xEnd = Math.ceil(pos.x + size.x);
  var yStart = Math.floor(pos.y);
  var yEnd = Math.ceil(pos.y + size.y);

  for (var y = yStart; y < yEnd; y++) {
    for (var x = xStart; x < xEnd; x++) {
      let isOutside = x < 0 || x >= this.width ||
                      y < 0 || y >= this.height;
      let here = isOutside ? "wall" : this.rows[y][x];
      if (here == type) return true;
    }
  }
  return false;
};

该方法通过对坐标使用Math.floor和Math.ceil，来计算与身体重叠的网格方块集合。记住网格方块的大小是1x1个单位。通过将盒子的边上下颠倒，我们得到盒子接触的背景方块的范围。

我们通过查找坐标遍历网格方块，并在找到匹配的方块时返回true。关卡之外的方块总是被当作"wall"，来确保玩家不能离开这个世界，并且我们不会意外地尝试，在我们的“rows数组的边界之外读取。

状态的update方法使用touches来判断玩家是否接触岩浆。

State.prototype.update = function(time, keys) {
  let actors = this.actors
    .map(actor => actor.update(time, this, keys));
  let newState = new State(this.level, actors, this.status);
  if (newState.status != "playing") return newState;
  let player = newState.player;
  if (this.level.touches(player.pos, player.size, "lava")) {
    return new State(this.level, actors, "lost");
  }
  for (let actor of actors) {
    if (actor != player && overlap(actor, player)) {
      newState = actor.collide(newState);
    }
  }
  return newState;
};

它接受时间步长和一个数据结构，告诉它按下了哪些键。它所做的第一件事是调用所有角色的update方法，生成一组更新后的角色。角色也得到时间步长，按键，和状态，以便他们可以根据这些来更新。只有玩家才会读取按键，因为这是唯一由键盘控制的角色。

如果游戏已经结束，就不需要再做任何处理（游戏不能在输之后赢，反之亦然）。否则，该方法测试玩家是否接触背景岩浆。如果是这样的话，游戏就输了，我们就完了。最后，如果游戏实际上还在继续，它会查看其他玩家是否与玩家重叠。

overlap函数检测角色之间的重叠。它需要两个角色对象，当它们触碰时返回true，当它们沿X轴和Y轴重叠时，就是这种情况。

function overlap(actor1, actor2) {
  return actor1.pos.x + actor1.size.x > actor2.pos.x &&
         actor1.pos.x < actor2.pos.x + actor2.size.x &&
         actor1.pos.y + actor1.size.y > actor2.pos.y &&
         actor1.pos.y < actor2.pos.y + actor2.size.y;
}

如果任何角色重叠了，它的collide方法有机会更新状态。触碰岩浆角色将游戏状态设置为"lost"，当你碰到硬币时，硬币就会消失，当这是最后一枚硬币时，状态就变成了"won"。

Lava.prototype.collide = function(state) {
  return new State(state.level, state.actors, "lost");
};

Coin.prototype.collide = function(state) {
  let filtered = state.actors.filter(a => a != this);
  let status = state.status;
  if (!filtered.some(a => a.type == "coin")) status = "won";
  return new State(state.level, filtered, status);
};

角色对象的update方法接受时间步长、状态对象和keys对象作为参数。Lava角色类型忽略keys对象。

Lava.prototype.update = function(time, state) {
  let newPos = this.pos.plus(this.speed.times(time));
  if (!state.level.touches(newPos, this.size, "wall")) {
    return new Lava(newPos, this.speed, this.reset);
  } else if (this.reset) {
    return new Lava(this.reset, this.speed, this.reset);
  } else {
    return new Lava(this.pos, this.speed.times(-1));
  }
};

它通过将时间步长乘上当前速度，并将其加到其旧位置，来计算新的位置。如果新的位置上没有障碍，它移动到那里。如果有障碍物，其行为取决于岩浆块的类型：滴落岩浆具有reset位置，当它碰到某物时，它会跳回去。跳跃岩浆将其速度乘以-1，从而开始向相反的方向移动。

硬币使用它们的act方法来晃动。他们忽略了网格的碰撞，因为它们只是在它们自己的方块内部晃动。

const wobbleSpeed = 8, wobbleDist = 0.07;

Coin.prototype.update = function(time) {
  let wobble = this.wobble + time * wobbleSpeed;
  let wobblePos = Math.sin(wobble) * wobbleDist;
  return new Coin(this.basePos.plus(new Vec(0, wobblePos)),
                  this.basePos, wobble);
};

递增wobble属性来跟踪时间，然后用作Math.sin的参数，来找到波上的新位置。然后，根据其基本位置和基于波的偏移，计算硬币的当前位置。

还剩下玩家本身。玩家的运动对于每和轴多带带处理，因为碰到地板不应阻止水平运动，碰到墙壁不应停止下降或跳跃运动。

const playerXSpeed = 7;
const gravity = 30;
const jumpSpeed = 17;

Player.prototype.update = function(time, state, keys) {
  let xSpeed = 0;
  if (keys.ArrowLeft) xSpeed -= playerXSpeed;
  if (keys.ArrowRight) xSpeed += playerXSpeed;
  let pos = this.pos;
  let movedX = pos.plus(new Vec(xSpeed * time, 0));
  if (!state.level.touches(movedX, this.size, "wall")) {
    pos = movedX;
  }

  let ySpeed = this.speed.y + time * gravity;
  let movedY = pos.plus(new Vec(0, ySpeed * time));
  if (!state.level.touches(movedY, this.size, "wall")) {
    pos = movedY;
  } else if (keys.ArrowUp && ySpeed > 0) {
    ySpeed = -jumpSpeed;
  } else {
    ySpeed = 0;
   }
  return new Player(pos, new Vec(xSpeed, ySpeed));
};

水平运动根据左右箭头键的状态计算。当没有墙壁阻挡由这个运动产生的新位置时，就使用它。否则，保留旧位置。

垂直运动的原理类似，但必须模拟跳跃和重力。玩家的垂直速度（ySpeed）首先考虑重力而加速。

我们再次检查墙壁。如果我们不碰到任何一个，使用新的位置。如果存在一面墙，就有两种可能的结果。当按下向上的箭头，并且我们向下移动时（意味着我们碰到的东西在我们下面），将速度设置成一个相对大的负值。这导致玩家跳跃。否则，玩家只是撞到某物上，速度就被设定为零。

重力、跳跃速度和几乎所有其他常数，在游戏中都是通过反复试验来设定的。我测试了值，直到我找到了我喜欢的组合。

对于这样的游戏，我们不希望按键在每次按下时生效。相反，我们希望只要按下了它们，他们的效果（移动球员的数字）就一直有效。

我们需要设置一个键盘处理器来存储左、右、上键的当前状态。我们调用preventDefault，防止按键产生页面滚动。

下面的函数接受一个按键名称数组，返回跟踪这些按键的当前位置的对象。并注册"keydown"和"keyup"事件，当事件对应的按键代码存在于其存储的按键代码集合中时，就更新对象。

function trackKeys(keys) {
  let down = Object.create(null);
  function track(event) {
    if (keys.includes(event.key)) {
      down[event.key] = event.type == "keydown";
      event.preventDefault();
    }
  }
  window.addEventListener("keydown", track);
  window.addEventListener("keyup", track);
  return down;
}

const arrowKeys =
  trackKeys(["ArrowLeft", "ArrowRight", "ArrowUp"]);

两种事件类型都使用相同的处理程序函数。该处理函数根据事件对象的type属性来确定是将按键状态修改为true（“keydown”）还是false（“keyup”）。

我们在第十四章中看到的requestAnimationFrames函数是一种产生游戏动画的好方法。但该函数的接口有点过于原始。该函数要求我们跟踪上次调用函数的时间，并在每一帧后再次调用requestAnimationFrame方法。

我们这里定义一个辅助函数来将这部分烦人的代码包装到一个名为runAnimation的简单接口中，我们只需向其传递一个函数即可，该函数的参数是一个时间间隔，并用于绘制一帧图像。当帧函数返回false时，整个动画停止。

function runAnimation(frameFunc) {
  let lastTime = null;
  function frame(time) {
    let stop = false;
    if (lastTime != null) {
      let timeStep = Math.min(time - lastTime, 100) / 1000;
      if (frameFunc(timeStep) === false) return;
    }
    lastTime = time;
    requestAnimationFrame(frame);
  }
  requestAnimationFrame(frame);
}

我们将每帧之间的最大时间间隔设置为 100 毫秒（十分之一秒）。当浏览器标签页或窗口隐藏时，requestAnimationFrame调用会自动暂停，并在标签页或窗口再次显示时重新开始绘制动画。在本例中，lastTime和time之差是隐藏页面的整个时间。一步一步地推进游戏看起来很傻，可能会造成奇怪的副作用，比如玩家从地板上掉下去。

该函数也会将时间单位转换成秒，相比于毫秒大家会更熟悉秒。

runLevel函数的接受Level对象和显示对象的构造器，并返回一个Promise。runLevel函数（在document.body中）显示关卡，并使得用户通过该节点操作游戏。当关卡结束时（或胜或负），runLevel会多等一秒（让用户看看发生了什么），清除关卡，并停止动画，如果我们指定了andThen函数，则runLevel会以关卡状态为参数调用该函数。

function runLevel(level, Display) {
  let display = new Display(document.body, level);
  let state = State.start(level);
  let ending = 1;
  return new Promise(resolve => {
    runAnimation(time => {
      state = state.update(time, arrowKeys);
      display.setState(state);
      if (state.status == "playing") {
        return true;
      } else if (ending > 0) {
        ending -= time;
        return true;
      } else {
        display.clear();
        resolve(state.status);
        return false;
      }
    });
  });
}

一个游戏是一个关卡序列。每当玩家死亡时就重新开始当前关卡。当完成关卡后，我们切换到下一关。我们可以使用下面的函数来完成该任务，该函数的参数为一个关卡平面图（字符串）数组和显示对象的构造器。

async function runGame(plans, Display) {
  for (let level = 0; level < plans.length;) {
    let status = await runLevel(new Level(plans[level]),
                                Display);
    if (status == "won") level++;
  }
  console.log("You"ve won!");
}

因为我们使runLevel返回Promise，runGame可以使用async函数编写，如第十一章中所见。它返回另一个Promise，当玩家完成游戏时得到解析。

在本章的沙盒的GAME_LEVELS绑定中，有一组可用的关卡平面图。这个页面将它们提供给runGame，启动实际的游戏：

按照惯例，平台游戏中玩家一开始会有有限数量的生命，每死亡一次就扣去一条生命。当玩家生命耗尽时，游戏就从头开始了。

调整runGame来实现生命机制。玩家一开始会有 3 条生命。每次启动时输出当前生命数量（使用console.log）。

现在实现一个功能 —— 当用户按下 ESC 键时可以暂停或继续游戏。

我们可以修改runLevel函数，使用另一个键盘事件处理器来实现在玩家按下 ESC 键的时候中断或恢复动画。

乍看起来，runAnimation无法完成该任务，但如果我们使用runLevel来重新安排调度策略，也是可以实现的。

当你完成该功能后，可以尝试加入另一个功能。我们现在注册键盘事件处理器的方法多少有点问题。现在arrows对象是一个全局绑定，即使游戏没有运行时，事件处理器也是有效的。我们称之为系统泄露。请扩展tracKeys，提供一种方法来注销事件处理器，接着修改runLevel在启动游戏时注册事件处理器，并在游戏结束后注销事件处理器。

它是传统的平台游戏，里面有敌人，你可以跳到它顶上来打败它。这个练习要求你把这种角色类型添加到游戏中。

我们称之为怪物。怪物只能水平移动。你可以让它们朝着玩家的方向移动，或者像水平岩浆一样来回跳动，或者拥有你想要的任何运动模式。这个类不必处理掉落，但是它应该确保怪物不会穿过墙壁。

当怪物接触玩家时，效果取决于玩家是否跳到它们顶上。你可以通过检查玩家的底部是否接近怪物的顶部来近似它。如果是这样的话，怪物就消失了。如果没有，游戏就输了。

• 上一篇：JavaScript 编程精解 中文第三版 十七、在画布上绘图
• 下一篇：JavaScript 编程精解 中文第三版 十五、处理事件

wayneli

男|高级讲师

我要关注 我要私信

TA的文章

阅读更多

• 快速掌握正则表达式 | 02 掌握进阶的匹配操作

  阅读 2188·2021-11-18 10:02

• 程序员之职业生涯的第8个阶段

  阅读 3291·2021-11-11 16:55

• CloudCone：大硬盘vps补货，$20/年，1核/1G/250GB HDD/5TB月流量(理论

  阅读 2696·2021-09-14 18:02

• 熬夜爆肝！C++核心STL容器知识点汇总整理【3W字干货预警 建议收藏】

  阅读 2427·2021-09-04 16:41

• 带你深入理解自动化测试框架Pytest的配置文件!

  阅读 2059·2021-09-04 16:40

• 常见的css布局

  阅读 1169·2019-08-30 15:56

• Do not mutate vuex store state outside mutation ha

  阅读 2214·2019-08-30 15:54

• Codepen 每日精选（2018-3-25）

  阅读 3161·2019-08-30 14:15

最新活动