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DESIGN PATTERNS NA PROGRAMAÇÃO DE JOGOS
Bruno Cicanci @ GameDays 2015
LIVROS
DESIGN PATTERNS
➤ Command
➤ Flyweight
➤ Observer
➤ Prototype
➤ States
➤ Singleton
COMMANDPadrão comportamental de objetos
“Encapsular uma solicitação como um objeto, desta forma permitindo parametrizar clientes com diferentes solicitações, enfileirar ou fazer o registro (log) de solicitações e suportar operações que podem ser desfeitas.
GAMMA, Erich et al. Design Patterns: soluções reutilizáveis de software orientado a objetos. Porto Alegre: Bookman, 2000. 222 p.
COMMAND: O PROBLEMA
void InputHandler::handleInput()
{
if (isPressed(BUTTON_X)) jump();
else if (isPressed(BUTTON_Y)) fireGun();
else if (isPressed(BUTTON_A)) swapWeapon();
else if (isPressed(BUTTON_B)) reloadWeapon();
}
COMMAND: A SOLUÇÃO class Command
{
public:
virtual ~Command() {}
virtual void execute() = 0;
};
class JumpCommand : public Command
{
public:
virtual void execute() { jump(); }
};
void InputHandler::handleInput()
{
if (isPressed(BUTTON_X))
buttonX_->execute();
else if (isPressed(BUTTON_Y))
buttonY_->execute();
else if (isPressed(BUTTON_A))
buttonA_->execute();
else if (isPressed(BUTTON_B))
buttonB_->execute();
}
COMMAND: EXEMPLOS DE USO
FLYWEIGHTPadrão estrutural de objetos
“Usar compartilhamento para suportar eficientemente grandes quantidades de objetos de granularidade fina.
GAMMA, Erich et al. Design Patterns: soluções reutilizáveis de software orientado a objetos. Porto Alegre: Bookman, 2000. 187 p.
FLYWEIGHT: O PROBLEMAclass Tree
{
private:
Mesh mesh_;
Texture bark_;
Texture leaves_;
Vector position_;
double height_;
double thickness_;
Color barkTint_;
Color leafTint_;
};
FLYWEIGHT: A SOLUÇÃO
class TreeModel
{
private:
Mesh mesh_;
Texture bark_;
Texture leaves_;
};
class Tree
{
private:
TreeModel* model_;
Vector position_;
double height_;
double thickness_;
Color barkTint_;
Color leafTint_;
};
FLYWEIGHT: EXEMPLOS DE USO
OBSERVERPadrão comportamental de objetos
“Definir uma dependência um-para-muitos entre objetos, de maneira que quando um objeto muda de estado todos os seus dependentes são notificados e atualizados automaticamente.
GAMMA, Erich et al. Design Patterns: soluções reutilizáveis de software orientado a objetos. Porto Alegre: Bookman, 2000. 274 p.
OBSERVER: O PROBLEMA
void Physics::updateEntity(Entity& entity)
{
bool wasOnSurface = entity.isOnSurface();
entity.accelerate(GRAVITY);
entity.update();
if (wasOnSurface && !entity.isOnSurface())
{
notify(entity, EVENT_START_FALL);
}
}
OBSERVER: A SOLUÇÃO - PARTE 1class Observer
{
public:
virtual ~Observer() {}
virtual void onNotify(const Entity& entity, Event event) = 0;
};
class Achievements : public Observer
{
public:
virtual void onNotify(const Entity& entity, Event event)
{
switch (event)
{
case EVENT_ENTITY_FELL:
if (entity.isHero() && heroIsOnBridge_)
{
unlock(ACHIEVEMENT_FELL_OFF_BRIDGE);
}
break;
}
}
};
OBSERVER: A SOLUÇÃO - PARTE 2class Physics : public Subject
{
public:
void updateEntity(Entity& entity);
};
class Subject
{
private:
Observer* observers_[MAX_OBSERVERS];
int numObservers_;
protected:
void notify(const Entity& entity, Event event)
{
for (int i = 0; i < numObservers_; i++)
{
observers_[i]->onNotify(entity, event);
}
}
};
OBSERVER: EXEMPLOS DE USO
PROTOTYPEPadrão de criação de objetos
“Especificar os tipos de objetos a serem criados usando uma instância-protótipo e criar novos objetos pela cópia desse protótipo.
GAMMA, Erich et al. Design Patterns: soluções reutilizáveis de software orientado a objetos. Porto Alegre: Bookman, 2000. 121 p.
PROTOTYPE: O PROBLEMAclass Monster
{
// Stuff...
};
class Ghost : public Monster {};
class Demon : public Monster {};
class Sorcerer : public Monster {};
class Spawner
{
public:
virtual ~Spawner() {}
virtual Monster* spawnMonster() = 0;
};
class GhostSpawner : public Spawner
{
public:
virtual Monster* spawnMonster()
{
return new Ghost();
}
};
PROTOTYPE: A SOLUÇÃO - PARTE 1class Monster
{
public:
virtual ~Monster() {}
virtual Monster* clone() = 0;
// Other stuff...
};
class Ghost : public Monster {
public:
Ghost(int health, int speed)
: health_(health),
speed_(speed)
{}
virtual Monster* clone()
{
return new Ghost(health_, speed_);
}
private:
int health_;
int speed_;
};
PROTOTYPE: A SOLUÇÃO - PARTE 2class Spawner
{
public:
Spawner(Monster* prototype)
: prototype_(prototype)
{}
Monster* spawnMonster()
{
return prototype_->clone();
}
private:
Monster* prototype_;
};
PROTOTYPE: EXEMPLOS DE USO
STATEPadrão comportamental de objetos
“Permite a um objeto alterar seu comportamento quando o seu estado interno muda. O objeto parecerá ter mudado sua classe.
GAMMA, Erich et al. Design Patterns: soluções reutilizáveis de software orientado a objetos. Porto Alegre: Bookman, 2000. 284 p.
STATE: O PROBLEMAvoid Heroine::handleInput(Input input)
{
if (input == PRESS_B)
{
if (!isJumping_ && !isDucking_)
{
// Jump...
}
}
else if (input == PRESS_DOWN)
{
if (!isJumping_)
{
isDucking_ = true;
}
}
else if (input == RELEASE_DOWN)
{
if (isDucking_)
{
isDucking_ = false;
}
}
}
STATE: A SOLUÇÃO void Heroine::handleInput(Input input)
{
switch (state_)
{
case STATE_STANDING:
if (input == PRESS_B)
{
state_ = STATE_JUMPING;
}
else if (input == PRESS_DOWN)
{
state_ = STATE_DUCKING;
}
break;
case STATE_JUMPING:
if (input == PRESS_DOWN)
{
state_ = STATE_DIVING;
}
break;
case STATE_DUCKING:
if (input == RELEASE_DOWN)
{
state_ = STATE_STANDING;
}
break;
}
}
STATE: EXEMPLOS DE USO
SINGLETONPadrão de criação de objetos
“Garantir que uma classe tenha somente uma instância E fornecer um ponto global de acesso para a mesma.
GAMMA, Erich et al. Design Patterns: soluções reutilizáveis de software orientado a objetos. Porto Alegre: Bookman, 2000. 130 p.
“(…) friends don’t let friends create singletons.
NYSTROM, Robert. Game Programing Patterns. Middletown: Genever Bening, 2014. 31 p.
SINGLETON: O PROBLEMA E A SOLUÇÃO class FileSystem
{
public:
static FileSystem& instance()
{
if (instance_ == NULL) instance_ = new FileSystem();
return *instance_;
}
private:
FileSystem() {}
static FileSystem* instance_;
};
SINGLETON: SUGESTÕES DE USOclass FileSystem
{
public:
FileSystem()
{
assert(!instantiated_);
instantiated_ = true;
}
~FileSystem() { instantiated_ = false; }
private:
static bool instantiated_;
};
bool FileSystem::instantiated_ = false;
OUTROS DESIGN PATTERNS➤ Double Buffer ➤ Game Loop
➤ Update Method
➤ Bytecode
➤ Subclass Sandbox ➤ Type Object
➤ Component
➤ Event Queue
➤ Service Locator ➤ Data Locality
➤ Dirty Flag
➤ Object Pool
➤ Spatial Partition ➤ Abstract Factory
➤ Builder
➤ Factory Method ➤ Adapter
➤ Bridge
➤ Composite
➤ Decorator ➤ Facade
➤ Proxy
➤ Chain of Responsibility
➤ Interpreter ➤ Iterator
➤ Mediator
➤ Memento
➤ Strategy ➤ Template Method
➤ Visitor
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