Swift 遊戲開發之「方塊彈珠」（一）

前言

在上一篇文章中，咱們已經明白了「蝸牛睡不着」的遊戲背景，知道咱們要去完成的遊戲是什麼。在正式進入真正的遊戲開發以前，爲了有一個較好的過渡，咱們先來利用 UIKit 框架自己的一些物理模擬能力，完成一些有趣的 demo，來協助咱們理解一些遊戲開發的中常常遇到的概念。

UIKit 物理模擬

self.animator = UIDynamicAnimator(referenceView: view)
let redView = UIView(frame: CGRect(x: 100, y: 100, width: 100, height: 100))
redView.backgroundColor = .red
view.addSubview(redView)
let gravity = UIGravityBehavior(items: [redView])
self.animator?.addBehavior(gravity)
複製代碼

let collision = UICollisionBehavior(items: [redView])
collision.translatesReferenceBoundsIntoBoundary = true
self.animator?.addBehavior(collision)
複製代碼

默認狀況下，碰撞的邊界和容器視圖的邊界是相同的，若是咱們想將碰撞邊界設置爲容器邊界往內縮進一些，能夠這麼作：

collision.setTranslatesReferenceBoundsIntoBoundary(with: UIEdgeInsets(top: 50, left: 50, bottom: 50, right: 50))
複製代碼

let anchor = CGPoint(x: self.view.bounds.width / 2, y: 100)
let attachment = UIAttachmentBehavior(item: redView, attachedToAnchor: anchor)
self.animator?.addBehavior(attachment)
複製代碼

物理引擎的相關術語

這部份內容我糾結了一下，以爲仍是有必要跟你們說明，回想我當初接觸物理引擎時，由於一會兒進入陌生的領域，不少基礎概念須要補，爲了一次到位，跟你們分享幾個後續遊戲開發過程當中會常常接觸到的術語。

向量

這部分應該是高中數學。在遊戲中，向量一般用來描述位置和速度。由於向量的內容實在太多，一一說完感受都能開個輔導班了，所以我只列出一部分後續遊戲中可能會用到的重點內容提示，細節你們有時間再自行展開。

向量的長度

移動向量

向量相加

旋轉向量

向量的縮放

數量積

得益於在 Swift 中，全部的類型均可以使用「拓展」來增長額外的方法實現一套向量的計算一點都不難。Swift 自定義運算符的功能很是強大，由於它能夠節約大量重複代碼，但也存在一些問題。除非咱們自定義的運算符能被其餘閱讀代碼的人看懂（我本身也不能保證呀～），不然將一些晦澀難懂的符號定義爲運算符將下降代碼的可讀性。

世界

「物理引擎」在一個遊戲中是沒辦法直接去使用的，必須藉助於一個附着體使其發揮對應的能力。而「世界」就是物理引擎發生做用的場景，其爲全部遊戲中的物體得以容身的「宇宙」，若是一個物體位於這個世界以外，那麼它是沒法被物理引擎管理的，也沒有任何物體可以影響到它。

質量

常規概念。一個物體的質量越大，其重量越大，下墜的速度也就越快。

速度

常規概念。在 SpriteKit 物理世界中，速度由兩部分構成：水平速度和垂直速度，也即「x 速度」和「y 速度」。

物體

其爲物理世界中的對象自己。一個物體可以受外力做用，而且可以和其它物體發生碰撞，具備質量和速度。物理分爲「動態物體」和「靜態物體」，「靜態物體」代表其不受外力做用，也不會移動。

做用力

做用力會致使物體移動。當本遊戲中，咱們發射一個小球，會給小球施加一個做用力，當咱們鬆開球時，球會得到一個加速度，從而離開初始位置。重力和做用力不是一個概念，重力是另一種力，它對處在當前重力環境中的全部物體都有影響。要做用多大的力才能使物體移動，這於物體自己的質量有關，在相同的力下，分別將該力做用於較重的物體和較輕的物體，較輕的物體移動速度會相對較快。

摩擦力

常規概念。當一個物體於其它物體接觸時，會因兩者之間產生的摩擦力而致使運動速度的衰減。在真實世界中，物體和物體之間產生的摩擦力會由於產生熱能而被轉移掉，但在 SpriteKit 中，僅能作到將動能憑空消耗掉，若是咱們想要徹底模擬熱能的轉換，須要再寫一套邏輯。咱們能夠對某個物體制定其摩擦係數，摩擦係數越低，表面越光滑，與其它物體接觸時，兩者的動能損失就越小。

碰撞體

碰撞體規定了物體的形狀，物體自己貼圖並不能決定其真正的剛體大小，好比計算一我的的腰圍時，必需要求貼身測量，咱們測的就是人這個「剛體」自己的腰圍，並非穿着衣服的腰圍。SpriteKit 默認提供正方形、矩形、圓形和多邊形，能夠自定義 Path 設置不一樣的碰撞體。

邊緣碰撞體

邊緣碰撞體是碰撞體的子集。其由一條或多條細線構成，邊緣碰撞體多數用於構建「牆」等障礙物。具備邊緣碰撞體的物體永遠不會運動，它是「靜態物體」。

碰撞

當兩個物體/剛體發生碰撞時，咱們稱之爲「碰撞」。碰撞是行爲，碰撞體是對象。發生碰撞時，咱們能夠從「碰撞」中獲取到碰撞體雙方的信息，好比發生碰撞的是哪些物體以及碰撞的位置等。

鏈接

鏈接是兩個物體之間的一種關係。最經常使用的是 pin 鏈接，即一個物體可以旋轉，但不能從另外一個物體的某個相對點離開。另外一種是 spring 鏈接，一個物體可以離開另一個物體，但當它運動到距離另外一個物體的某個範圍時，會被彈回去，如上文中的最後一個 demo 所演示的效果。

總結

在這篇文章中，咱們經過 UIKit 裏自帶的一些物理模擬方法作了一些物理小實驗，並描述了一遍相關概念，供後續進行遊戲開發時的基礎支撐。

在下一篇文章中，咱們將引入 SpriteKit 的各類概念並實踐。

• 遊戲講解；
• 熟悉 2D 編程(ing)；
• 剛體碰撞與檢測；
• 小球的發射與方塊的消除；
• 遊戲邏輯完善。

GitHub 地址: github.com/windstormey…