Swift 游戏开发之「方块弹珠」（一）

前言

在上一篇文章中，咱们已经明白了「蜗牛睡不着」的游戏背景，知道咱们要去完成的游戏是什么。在正式进入真正的游戏开发以前，为了有一个较好的过渡，咱们先来利用 UIKit 框架自己的一些物理模拟能力，完成一些有趣的 demo，来协助咱们理解一些游戏开发的中常常遇到的概念。

UIKit 物理模拟

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)
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let collision = UICollisionBehavior(items: [redView])
collision.translatesReferenceBoundsIntoBoundary = true
self.animator?.addBehavior(collision)
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默认状况下，碰撞的边界和容器视图的边界是相同的，若是咱们想将碰撞边界设置为容器边界往内缩进一些，能够这么作：

collision.setTranslatesReferenceBoundsIntoBoundary(with: UIEdgeInsets(top: 50, left: 50, bottom: 50, right: 50))
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let anchor = CGPoint(x: self.view.bounds.width / 2, y: 100)
let attachment = UIAttachmentBehavior(item: redView, attachedToAnchor: anchor)
self.animator?.addBehavior(attachment)
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物理引擎的相关术语

这部份内容我纠结了一下，以为仍是有必要跟你们说明，回想我当初接触物理引擎时，由于一会儿进入陌生的领域，不少基础概念须要补，为了一次到位，跟你们分享几个后续游戏开发过程当中会常常接触到的术语。

向量

这部分应该是高中数学。在游戏中，向量一般用来描述位置和速度。由于向量的内容实在太多，一一说完感受都能开个辅导班了，所以我只列出一部分后续游戏中可能会用到的重点内容提示，细节你们有时间再自行展开。

向量的长度

移动向量

向量相加

旋转向量

向量的缩放

数量积

得益于在 Swift 中，全部的类型均可以使用「拓展」来增长额外的方法实现一套向量的计算一点都不难。Swift 自定义运算符的功能很是强大，由于它能够节约大量重复代码，但也存在一些问题。除非咱们自定义的运算符能被其余阅读代码的人看懂（我本身也不能保证呀～），不然将一些晦涩难懂的符号定义为运算符将下降代码的可读性。

世界

「物理引擎」在一个游戏中是没办法直接去使用的，必须借助于一个附着体使其发挥对应的能力。而「世界」就是物理引擎发生做用的场景，其为全部游戏中的物体得以容身的「宇宙」，若是一个物体位于这个世界以外，那么它是没法被物理引擎管理的，也没有任何物体可以影响到它。

质量

常规概念。一个物体的质量越大，其重量越大，下坠的速度也就越快。

速度

常规概念。在 SpriteKit 物理世界中，速度由两部分构成：水平速度和垂直速度，也即「x 速度」和「y 速度」。

物体

其为物理世界中的对象自己。一个物体可以受外力做用，而且可以和其它物体发生碰撞，具备质量和速度。物理分为「动态物体」和「静态物体」，「静态物体」代表其不受外力做用，也不会移动。

做用力

做用力会致使物体移动。当本游戏中，咱们发射一个小球，会给小球施加一个做用力，当咱们松开球时，球会得到一个加速度，从而离开初始位置。重力和做用力不是一个概念，重力是另一种力，它对处在当前重力环境中的全部物体都有影响。要做用多大的力才能使物体移动，这于物体自己的质量有关，在相同的力下，分别将该力做用于较重的物体和较轻的物体，较轻的物体移动速度会相对较快。

摩擦力

常规概念。当一个物体于其它物体接触时，会因两者之间产生的摩擦力而致使运动速度的衰减。在真实世界中，物体和物体之间产生的摩擦力会由于产生热能而被转移掉，但在 SpriteKit 中，仅能作到将动能凭空消耗掉，若是咱们想要彻底模拟热能的转换，须要再写一套逻辑。咱们能够对某个物体制定其摩擦系数，摩擦系数越低，表面越光滑，与其它物体接触时，两者的动能损失就越小。

碰撞体

碰撞体规定了物体的形状，物体自己贴图并不能决定其真正的刚体大小，好比计算一我的的腰围时，必需要求贴身测量，咱们测的就是人这个「刚体」自己的腰围，并非穿着衣服的腰围。SpriteKit 默认提供正方形、矩形、圆形和多边形，能够自定义 Path 设置不一样的碰撞体。

边缘碰撞体

边缘碰撞体是碰撞体的子集。其由一条或多条细线构成，边缘碰撞体多数用于构建「墙」等障碍物。具备边缘碰撞体的物体永远不会运动，它是「静态物体」。

碰撞

当两个物体/刚体发生碰撞时，咱们称之为「碰撞」。碰撞是行为，碰撞体是对象。发生碰撞时，咱们能够从「碰撞」中获取到碰撞体双方的信息，好比发生碰撞的是哪些物体以及碰撞的位置等。

链接

链接是两个物体之间的一种关系。最经常使用的是 pin 链接，即一个物体可以旋转，但不能从另外一个物体的某个相对点离开。另外一种是 spring 链接，一个物体可以离开另一个物体，但当它运动到距离另外一个物体的某个范围时，会被弹回去，如上文中的最后一个 demo 所演示的效果。

总结

在这篇文章中，咱们经过 UIKit 里自带的一些物理模拟方法作了一些物理小实验，并描述了一遍相关概念，供后续进行游戏开发时的基础支撑。

在下一篇文章中，咱们将引入 SpriteKit 的各类概念并实践。

• 游戏讲解；
• 熟悉 2D 编程(ing)；
• 刚体碰撞与检测；
• 小球的发射与方块的消除；
• 游戏逻辑完善。

GitHub 地址: github.com/windstormey…