Unity 桥接模式（实例详解）

极致人生-0102024-01-24 15:19

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在Unity游戏开发中，桥接模式（Bridge Pattern）是一种设计模式，它用于将抽象部分与其实现部分分离，从而允许它们独立变化。这种模式适用于以下场景：

  1. 当一个类有多个维度的变化，并且希望这些变化可以独立扩展而不影响彼此时。
  2. 如果直接使用继承来处理多维度变化会导致类爆炸问题，即需要创建大量子类。

桥接模式的组成部分：

  • 抽象（Abstraction）：定义了抽象接口，并包含对实现部分（Implementor）的操作。在Unity中，这可能是某个基础组件或接口，它提供了通用的功能描述，但不关心具体的实现细节。

例如：

csharp 复制代码 
public interface ICharacterControl
{
    void Move();
    void Attack();
    void SetWeapon(IWeapon weapon);
}

public interface IWeapon
{
    void Fire();
    void Reload();
}
  • 提炼的抽象（Refined Abstraction）：继承自抽象类的具体角色，它可能会添加更多特定的行为，同时调用实现部分的方法。
csharp 复制代码 
public class Soldier : MonoBehaviour, ICharacterControl
{
    private IWeapon _currentWeapon;

    public void Move()
    {
        // 实现移动逻辑
    }

    public void Attack()
    {
        if (_currentWeapon != null)
            _currentWeapon.Fire();
    }

    public void SetWeapon(IWeapon weapon)
    {
        _currentWeapon = weapon;
    }
}
  • 实现（Implementor）：定义了实现接口，这个接口通常代表了可变的部分，如不同的武器类型。
csharp 复制代码 
public abstract class WeaponBase : IWeapon
{
    public abstract void Fire();
    public abstract void Reload();
}

public class Pistol : WeaponBase
{
    public override void Fire()
    {
        Debug.Log("Pistol fires!");
    }

    public override void Reload()
    {
        Debug.Log("Pistol is reloading...");
    }
}

public class Shotgun : WeaponBase
{
    public override void Fire()
    {
        Debug.Log("Shotgun fires!");
    }

    public override void Reload()
    {
        Debug.Log("Shotgun is reloading...");
    }
}

五个实例说明：

  1. 角色和装备系统：游戏角色可以有不同的移动方式（跑、走、跳等）以及不同的武器（枪、剑、魔法等），通过桥接模式可以使角色类型和武器类型相互独立地扩展。

  2. 渲染引擎模块：抽象层为渲染器接口，具体实现包括不同的渲染技术（如Direct3D、OpenGL、Vulkan等）。不论游戏采用哪种渲染技术，上层的游戏对象渲染逻辑保持不变。

  3. UI控件库：抽象层定义了一系列UI控件（按钮、文本框、滑块等）的公共行为，而具体实现可能基于不同的图形API或框架（Unity UI、NGUI、TextMeshPro等）。

  4. AI决策树算法：抽象层是决策树接口，不同类型的AI实体可以根据需求选择不同的决策树实现（简单状态机、有限状态机、蒙特卡洛搜索树等）。

  5. 物理模拟引擎：抽象层提供物理模拟功能，如碰撞检测、刚体运动等，而具体实现可以切换为不同的物理引擎（Unity内置物理引擎、PhysX、Box2D等）。

以下是在Unity中应用桥接模式的五个不同场景的简化代码示例：

示例1：角色与装备系统

csharp 复制代码 
// 抽象部分 - 角色接口
public interface ICharacter
{
    void Move();
    void ChangeWeapon(IWeapon weapon);
}

// 实现部分 - 武器接口
public interface IWeapon
{
    void Use();
    void Reload();
}

// 具体抽象 - 战士类，继承自ICharacter
public class Warrior : MonoBehaviour, ICharacter
{
    private IWeapon currentWeapon;

    public void Move()
    {
        // 移动逻辑
    }

    public void ChangeWeapon(IWeapon weapon)
    {
        currentWeapon = weapon;
    }

    public void Attack()
    {
        if (currentWeapon != null)
            currentWeapon.Use();
    }
}

// 实现部分的具体类 - 短剑和长弓
public class ShortSword : IWeapon
{
    public void Use()
    {
        Debug.Log("Short sword is used for attack!");
    }

    public void Reload()
    {
        // 无需重新加载
    }
}

public class LongBow : IWeapon
{
    public void Use()
    {
        Debug.Log("Long bow fires an arrow!");
    }

    public void Reload()
    {
        Debug.Log("Reloading the long bow...");
    }
}

// 在游戏运行时切换武器
var warrior = GetComponent<Warrior>();
warrior.ChangeWeapon(new ShortSword());
warrior.Attack(); // 输出："Short sword is used for attack!"
warrior.ChangeWeapon(new LongBow());
warrior.Attack(); // 输出："Long bow fires an arrow!"

示例2：UI控件库

csharp 复制代码 
// 抽象部分 - UI控件接口
public interface IUIControl
{
    void Render();
    void SetText(string text);
}

// 实现部分 - 不同UI框架下的文本框实现
public abstract class TextControlBase : IUIControl
{
    public abstract void Render();
    public abstract void SetText(string text);
}

public class UnityUITextControl : TextControlBase
{
    public UnityEngine.UI.Text unityText; // Unity UI组件

    public override void Render()
    {
        // 使用Unity UI渲染文本
    }

    public override void SetText(string text)
    {
        unityText.text = text;
    }
}

public class NGUITextControl : TextControlBase
{
    // 假设NGUI有对应的文本组件引用

    public override void Render()
    {
        // 使用NGUI渲染文本
    }

    public override void SetText(string text)
    {
        // 设置NGUI文本内容
    }
}

// 在游戏运行时创建不同的UI文本框实例
var uiText = new UnityUITextControl();
uiText.SetText("Hello from Unity UI");
uiText.Render();

var nguiText = new NGUITextControl();
nguiText.SetText("Hello from NGUI");
nguiText.Render();

示例3：渲染引擎模块

csharp 复制代码 
// 抽象部分 - 渲染器接口
public interface IRenderer
{
    void RenderScene(GameObject scene);
}

// 实现部分 - 不同的渲染引擎实现
public class DirectXRenderer : IRenderer
{
    public void RenderScene(GameObject scene)
    {
        // 使用DirectX渲染场景
        Debug.Log("Rendering scene with DirectX...");
    }
}

public class OpenGLRenderer : IRenderer
{
    public void RenderScene(GameObject scene)
    {
        // 使用OpenGL渲染场景
        Debug.Log("Rendering scene with OpenGL...");
    }
}

// 游戏中的场景管理器调用渲染逻辑
public class SceneManager
{
    private IRenderer _renderer;

    public SceneManager(IRenderer renderer)
    {
        _renderer = renderer;
    }

    public void RenderCurrentScene()
    {
        _renderer.RenderScene(currentScene);
    }
}

// 在游戏启动时根据需要选择渲染引擎
var directXRenderer = new DirectXRenderer();
var sceneManager = new SceneManager(directXRenderer);
sceneManager.RenderCurrentScene(); // 输出："Rendering scene with DirectX..."

// 如果需要切换到OpenGL，只需更改渲染器实例
var openGLRenderer = new OpenGLRenderer();
sceneManager._renderer = openGLRenderer;
sceneManager.RenderCurrentScene(); // 输出："Rendering scene with OpenGL..."

示例4：AI决策树算法

csharp 复制代码 
// 抽象部分 - 决策树接口
public interface IDecisionTree
{
    Action Decide(AIState state);
}

// 实现部分 - 简单状态机和有限状态机
public class SimpleStateMachine : IDecisionTree
{
    public Action Decide(AIState state)
    {
        // 根据简单状态机决定动作
        Debug.Log($"Decided action based on Simple State Machine: {state}");
        return () => { /* 执行具体动作 */ };
    }
}

public class FiniteStateMachine : IDecisionTree
{
    public Action Decide(AIState state)
    {
        // 根据有限状态机决定动作
        Debug.Log($"Decided action based on Finite State Machine: {state}");
        return () => { /* 执行具体动作 */ };
    }
}

// AI角色类使用决策树接口
public class AIBot
{
    private IDecisionTree _decisionTree;

    public AIBot(IDecisionTree decisionTree)
    {
        _decisionTree = decisionTree;
    }

    public void TakeAction(AIState currentState)
    {
        var action = _decisionTree.Decide(currentState);
        action?.Invoke();
    }
}

// 在游戏运行时选择不同的决策树
var simpleBot = new AIBot(new SimpleStateMachine());
simpleBot.TakeAction(AIState.Idle);

var fsmBot = new AIBot(new FiniteStateMachine());
fsmBot.TakeAction(AIState.Patrolling);

示例5：物理模拟引擎

csharp 复制代码 
// 抽象部分 - 物理引擎接口
public interface IPhysicsEngine
{
    void Simulate();
    Rigidbody CreateRigidbody(GameObject obj);
}

// 实现部分 - Unity内置物理引擎和Box2D
public class UnityPhysicsEngine : IPhysicsEngine
{
    public void Simulate()
    {
        // 调用Unity内置物理引擎进行模拟
        Physics.Simulate(Time.fixedDeltaTime);
    }

    public Rigidbody CreateRigidbody(GameObject obj)
    {
        return obj.AddComponent<Rigidbody>();
    }
}

public class Box2DPhysicsEngine : IPhysicsEngine
{
    // 假设有一个用于与Box2D交互的封装类Box2DBody

    public void Simulate()
    {
        // 使用Box2D进行物理模拟
        // ...
    }

    public Rigidbody CreateRigidbody(GameObject obj)
    {
        // 创建一个Box2D对应的刚体组件并附加到对象上
        // 返回Box2DBody的引用或包装对象
        return null; // 这里简化处理，实际需要实现创建Box2D刚体
    }
}

// 游戏中的物理世界管理器使用物理引擎接口
public class PhysicsWorldManager
{
    private IPhysicsEngine _physicsEngine;

    public PhysicsWorldManager(IPhysicsEngine physicsEngine)
    {
        _physicsEngine = physicsEngine;
    }

    public void UpdatePhysics()
    {
        _physicsEngine.Simulate();
    }

    public Rigidbody AddRigidbody(GameObject obj)
    {
        return _physicsEngine.CreateRigidbody(obj);
    }
}

// 在游戏启动时选择物理引擎
var unityPhysics = new UnityPhysicsEngine();
var physicsManager = new PhysicsWorldManager(unityPhysics);
// ...

// 如果要切换到Box2D
var box2DPhysics = new Box2DPhysicsEngine();
physicsManager._physicsEngine = box2DPhysics;

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