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Flutter\&Flame 游戏开发系列前言:
该系列是 [张风捷特烈] 的 Flame 游戏开发教程。Flutter 作为 全平台 的 原生级 渲染框架，兼具 全端 跨平台和高性能的特点。目前官方对休闲游戏的宣传越来越多，以 Flame 游戏引擎为基础，Flutter 有游戏方向发展的前景。本系列教程旨在让更多的开发者了解 Flutter 游戏开发。
第一季：30 篇短文章，快速了解 Flame 基础。
[已完结]\ 第二季：从休闲游戏实践，进阶 Flutter\&Flame 游戏开发。
两季知识是独立存在的，第二季 不需要 第一季作为基础。本系列教程源码地址在 【toly1994328/toly_game】，系列文章列表可在《文章总集》 或 【github 项目首页】 查看。
一、关卡数据的设计
上一篇我们实现了打砖块游戏的基本玩法，目前砖块只是简单的堆砌，本章我们将着专注于游戏关卡内容的设计：
1. 砖块的显隐
首先看一下，如何决定砖块的显示和隐藏，如下所示，想要通过数据，将想要去除的砖块移除。从而达到关卡的可设计性：
我们可以通过一个二维的点阵，来决定砖块展示的样式。如下所示， 1 代表展示砖块， 0 代表不展示砖块：
dart List<List<int>> tiles = [ [1,1,1,1,1,1,1,1,1], [1,1,1,1,1,1,1,1,1], [0,1,0,0,1,0,0,1,0], [0,1,0,0,1,0,0,1,0], [1,1,1,1,1,1,1,1,1], [1,1,1,1,1,1,1,1,1], ];
这样，我们就不需要在 BrickManager 通过行列来添加砖块，可以解析 tiles 数据来完成：
dart ---->[lib/bricks/05/heroes/bricks.dart]---- List<Brick> _createBricks() { List<Brick> bricks = []; for (int i = 0; i < tiles.length; i++) { List<int> rows = tiles[i]; for (int j = 0; j < rows.length; j++) { if (rows[j] == 1) { Brick brick = Brick(j + tiles.length * i); brick.x = 64.0 * j; brick.y = 32.0 * i; bricks.add(brick); } } } return bricks; }
2. 关卡数据的初步设计
对于关卡功能来说，目前希望每关卡可以指定砖块的排列方式、小球运行的速度两个参数。如下所示，定义一个 Level 类用于维护一个关卡中的数据：
```dart class Level { final int id; final List > tiles; final double ballSpeed;
const Level({ required this.id, required this.tiles, required this.ballSpeed, }); } ```
这样我们只要准备关卡的相关的数据，就可以实现不同的关卡。选关时只有加载对应关卡的数据，重新开始游戏即可。效果如下：
| 第一关 | 第二关 | | --- | --- | | 
| 
|
目前简单起见，先将关卡的数据通过产量维护在内存中。如下所示是两个关卡的数据：
dart ---->[lib/bricks/05/model/level.dart]---- const Map<int, Level> kLevels = { 1: Level( id: 1, tiles: [ [1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1], [0, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0], [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1], [0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0], [0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0], [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1], [0, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0], [1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1], ], ballSpeed: 350, ), 2: Level( id: 2, tiles: [ [1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1], [0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1], [0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1], [0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1], [0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1], [0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 1], [0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 1], [0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 1], ], ballSpeed: 360, ), };
3. 代码中对关卡的维护
游戏界面中的关卡数时游戏过程中的状态数据，目前先在 BricksGame 中维护，方便其他地方进行访问。 levelNum 的 set 方法可以更新 _levelNum 的值，并重新开始游戏；nextLever 方法将当前关卡数 +1，方面外界调用，进入下一关：
```dart ---->[lib/bricks/05/bricks_game.dart]---- int _levelNum = 1;
Level get level => kLevels[_levelNum]!;
set levelNum(int level) { if (_levelNum != level) { _levelNum = level.clamp(1, kLevels.length); // 设置关卡时，重置砖块管理器 restart(); } }
void nextLever() => levelNum = _levelNum + 1; ```
砖块管理器根据 game 中的激活关卡 level 对象中的数据，构建砖块即可：
游戏界面中的关卡文字也是同理。可以看出，对于 Flame 而言，游戏状态数据的管理，最简单直接的方式就是放入到游戏主类中。在下层的构件中，可以通过 game 实例来访问或修改数据：
此时当某一关卡的砖块被全部击碎，可以通过按钮触发 下一关卡：
| 关卡通过 | 进入下一关 | | --- | --- | | 
| |
在代码中，点击事件只需要移除 GameSuccessMenu 弹出菜单，并触发 game.nextLever 即可切换到下一关卡。
dart void toNextLevel(){ widget.game.am.play(SoundEffect.uiClose); widget.game.overlays.remove('GameSuccessMenu'); widget.game.nextLever(); }
二、实现游戏选关
既然支持有关卡的，那么选择关卡的功能自然要安排上。上一篇在主页中添加了 选择关卡 的按钮，接下来实现一下右图所示的关卡选择功能。其中未通关的关卡需要锁定，禁止进入：
| 游戏主界面 | | | --- | --- | | 
| 
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1. 关卡界面 LevelPage
这里关卡界面也是作为一个浮层进行维护的，其中界面布局是 Flutter 原生组件。通过 LevelPage 进行展示：
关卡选择界面是一个可滑动的网格布局，可以使用 GridView 组件来实现。其中封装 LevelItem 组件，负责展示单体的关卡按钮。组件需要的数据有 关卡名、是否锁定 以及点击事件回调函数：
```dart --->[lib/bricks/05/overlays/leverpage/levelitem.dart]---- class LevelItem extends StatelessWidget { final bool locked; final ValueChanged onTapItem; final int level;
const LevelItem({ super.key, this.locked = true, required this.level, required this.onTapItem, }); ```
在构建逻辑中，可以根据 locked 数据决定不同的界面表现。比如在构造时传入 locked 为 true 时，使用小锁的图标，否则使用文字：
另外，锁定的关卡呈灰色，这里并没有单独使用一张灰色图片。而是使用 ColorFiltered 组件添加灰色的滤色效果。如果锁定的话直接返回，否则才嵌套 GestureDetector 处理点击事件：
```dart const ColorFilter greyscale = ColorFilter.matrix( [ 0.2126, 0.7152, 0.0722, 0, 0, 0.2126, 0.7152, 0.0722, 0, 0, 0.2126, 0.7152, 0.0722, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, ]);
```
然后通过 GridView 构建滑动的网格布局，这里先放置 30 个关卡，激活前 10 个来测试展示效果。后面会结合实际数据来处理：
点击时，触发 onSelectLevel 选择关卡进入。只要为 game.levelNum 设置值即可：
dart void onSelectLevel(int level) { game.overlays.remove("LevelPage"); game.levelNum = level; game.overlays.remove("HomePage"); }
2.关卡数据的随机生成
每一个关卡理论上来说应该精心设计砖块的排布数据，但这里为了节约时间，通过写一个数据解析器，通过随机数来自动生成砖块排布的数据。每个关卡中：
- [1]. 砖块宽高
9*10 - [2]. 随机生成的砖块排布左右堆成。
- [3]. 随机生成的最终结果以 json 的形式存储为关卡数据文件。在游戏初始化时加载数据。
注： 关卡生成器代码是独立于游戏之外的存在，只是在开发过程中辅助创建数据。
如下所示，每一行通过 formLine 方法封装，由于左右对称。可以先生成一半的数据，然后把另一半反向放入列表尾部。
```dart Random random = Random();
List formLine(int count) { List line = []; int half = count ~/ 2; for (int i = 0; i <= half; i++) { line.add(random.nextInt(2)); } line.addAll(line.sublist(0,half).reversed); return line; } ```
上面的数据就对应着游戏关卡中的一行：
一共有 10 行数据，只要遍历生成 10 次 formLine 即可。这样就生成了随机的二维点阵：
```dart void main() { List > tile = [];
for (int i = 0; i < 10; i++) { tile.add(formLine(9)); } print(tile.join('\n')); } ```
将其作用于界面上，效果如下。这样我们就随机生成了一个关卡中的砖块布局:
然后可以进一步封装一个 gen 方法生成关卡数据。比如现在关卡的小球速度依次 + 10 ：
dart Level gen(int index) { List<List<int>> tiles = []; for (int i = 0; i < 10; i++) { tiles.add(formLine(9)); } return Level( id: index, tiles: tiles, ballSpeed: 340 + 10.0 * index, ); }
3.随机关卡数据的存储和加载
下面代码中随机 30 关的数据，并将其通过 json.encode 编码为字符串实现序列化，存储到资源文件中：
dart void main() { List<Level> levels = []; for (int i = 0; i < 10; i++) { levels.add(gen(i+1)); } String data = json.encode(levels); String filePath = path.join(Directory.current.path,'assets','data','bricks_levels.json'); File(filePath).writeAsString(data); }
对象想要序列化成 json ，需要实现 toJson 的方法，根据成员创建 map 对象：
```dart class Level { /// 略同...
Map toJson() => { 'id': id, 'tiles': tiles, 'ballSpeed': ballSpeed, }; } ```
现在游戏中就可以抛弃掉之前临时打工的 kLevels 关卡映射。现在所有的关卡数据都集中在 bricks_levels.json 中。所以我们只需要在游戏主类中读取问价，反序列化解析成 Level 列表即可。之前当前 level 获取方式，可以修改为 _levels 列表根据激活关卡的索引获取：
```dart ---->[lib/bricks/05/bricks*game.dart]---- List _levels = []; Level get level => _levels[*levelNum-1];
Future loadLevels() async { String path = 'assets/data/bricks_levels.json'; String data = await rootBundle.loadString(path); List list = json.decode(data) as List; _levels = list.map(Level.fromMap).toList(); } ```
现在就可以真正地进行选关挑战了。目前关卡的解锁功能还没有实现，接下来一起来完成吧 ~
| 第3关 | 第10关 | | --- | --- | | 
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三、游戏中持久化数据维护
为了不让游戏退出后，解锁的关卡被重置，需要将解锁的最大关卡数被持久化存储。之前在小恐龙跳跃中已经介绍过使用 shared_preferences 数据持久化存储的方案。另外，像金币数、钻石数、音效的开启等配置项，也需要进行数据的持久化。
1. 游戏配置参数 GameConfig
这里先将游戏的配置参数统一交由 GameConfig 类进行维护，其中承载着目前需要的数据信息：
```dart ---->[lib/bricks/05/config/game_config.dart]---- class GameConfig { /// 最大解锁关卡数 final int maxUnLockLevel; // 绿水晶个数 final int blueCrystal; // 金币个数 final int coin; // 是否开启音效 final bool enableSoundEffect; // 是否开启背景音乐 final bool enableBgMusic;
GameConfig({ required this.maxUnLockLevel, required this.blueCrystal, required this.coin, required this.enableSoundEffect, required this.enableBgMusic, }); } ```
为 GameConfig 提供三个辅助方法，便于调用：
fromMap 方法: 通过 json 解析成的 Map 创建 GameConfig 实例，toJson 方法: 便于将 GameConfig 编码成字符串，用于持久化存储。copyWith 方法： 便于通过已有的 GameConfig 对象，修改若干属性，创建新的对象。
``` factory GameConfig.fromMap(dynamic map) { return GameConfig( maxUnLockLevel: map['maxUnLockLevel'] ?? 1, blueCrystal: map['blueCrystal'] ?? 0, coin: map['coin'] ?? 0, enableSoundEffect: map['enableSoundEffect'] ?? true, enableBgMusic: map['enableBgMusic'] ?? true, ); }
Map toJson() => { 'maxUnLockLevel': maxUnLockLevel, 'blueCrystal': blueCrystal, 'coin': coin, 'enableSoundEffect': enableSoundEffect, 'enableBgMusic': enableBgMusic, };
GameConfig copyWith({ int? maxUnLockLevel, int? blueCrystal, int? coin, bool? enableSoundEffect, bool? enableBgMusic, }) => GameConfig( maxUnLockLevel: maxUnLockLevel ?? this.maxUnLockLevel, blueCrystal: blueCrystal ?? this.blueCrystal, coin: coin ?? this.coin, enableSoundEffect: enableSoundEffect ?? this.enableSoundEffect, enableBgMusic: enableBgMusic ?? this.enableBgMusic, ); ```
2.配置信息管理类
这里将配置信息的加载和存储通过 GameConfigManager 类进行维护，其中：
- 持有 SharedPreferences 对象，并在构造方法中赋值。
- 持有当前游戏的配置信息
config对象，该对象通过loadConfig方法进行初始化。 - 通过 saveConfig 方法，将 config 对象序列化成字符串，使用 sp 持久化存储.
```dart ---->[lib/bricks/05/config/game_config.dart]---- class GameConfigManager { static const _kConfigKey = 'bricks-game-config-key'; final SharedPreferences sp; late GameConfig config;
GameConfigManager(this.sp);
void loadConfig() { String data = sp.getString(_kConfigKey) ?? "{}"; config = GameConfig.fromMap(jsonDecode(data)); }
Future saveConfig() => sp.setString(_kConfigKey, jsonEncode(config)); } ```
另外基于 saveConfig 方法，可以提供一些修改某个配置项的方法，方便调用：
dart /// 解锁下一关 Future<void> unlockNextLevel() { config = config.copyWith(maxUnLockLevel: config.maxUnLockLevel + 1); return saveConfig(); } /// 增加绿水晶 Future<void> addBlueCrystal({int count = 1}) { config = config.copyWith(blueCrystal: config.blueCrystal + count); return saveConfig(); } /// 增加金币 Future<void> addCoin({int count = 1}) { config = config.copyWith(coin: config.coin + count); return saveConfig(); } /// 修改背景音乐是否激活 Future<void> changeEnableBgMusic(bool enable) { config = config.copyWith(enableBgMusic: enable); return saveConfig(); } /// 修改音效是否激活 Future<void> changeEnableSoundEffect(bool enable) { config = config.copyWith(enableSoundEffect: enable); return saveConfig(); }
3. 配置管理器的使用
这里让游戏主类持有 GameConfigManager 对象，方便访问，并在 onLoad 回调在进行创建。另外，声音的配置之前是在 AudioManager 中维护的，此时可以让其依赖 GameConfigManager ，获取配置信息：
```dart ---->[lib/bricks/05/bricks_game.dart]---- GameConfig get config => configManager.config;
late GameConfigManager configManager;
@override FutureOr onLoad() async { sp = await SharedPreferences.getInstance(); configManager = GameConfigManager(sp); configManager.loadConfig(sp); am = AudioManager(configManager); /// 略同... } ```
这样在相关的时机调用 GameConfigManager 方法，更新 config 配置对象即可，同时也会持久化存储到本地的 xml 中。比如当砖块全部被击碎时，可以触发 unlockNextLevel 解锁下一关，以及 addBlueCrystal 增加一个绿水晶。如下是存储的配置文件具体信息：
dart void checkSuccess() { if (brickManager.children.isEmpty) { game.am.play(SoundEffect.uiClose); game.overlays.add('GameSuccessMenu'); game.configManager.unlockNextLevel(); game.configManager.addBlueCrystal(); game.status = GameStatus.gameOver; } }
四。本章小结
本章我们实现了打砖块游戏的选关功能，进一步拓展了游戏玩法。并通过随机生成的方式制作出 30 个关卡。另外，也完成了一些配置数据的持久化存储的功能，这样配置信息就不会随着游戏结束而重置。
接下来，我们将进一步拓展游戏玩法，设计一些道具进一步增加游戏的可玩性。