Android游戏框架AndEngine应用入门

Android游戏框架AndEngine使用入门

项目站点：http://www.andengine.org

项目地址：http://code.google.com/p/andengine

示例地址：http://code.google.com/p/andengineexamples

PS:本文中使用的AndEngine源码为2011年3月3日获得。

AndEngine是一款以OpenGLES方式进行画面渲染的2D游戏引擎，可以运行在支持Android 1.6及以上版本的系统当中。应该说，相较前文介绍的Libgdx引擎，AndEngine拥有更多的游戏组件与扩展功能。并且与Libgdx不同，它在默认情况下已经可以支持中文，采用屏幕坐标系绘也更符合一般Android绘图习惯。

然而，有其利也必有其弊，AndEngine作为游戏引擎虽然在功能上较Libgdx更为丰富也更人性化，但相比Libgdx的绘图渲染机能却逊色不少（粗读源码可以发现，Libgdx有较为完善的OpenGLES环境适应性，而AndEngine在这方面的投入明显不足）。事实上，市井也一直有流言说AndEngine引擎在不同手机机型上的表现并不稳定（详见：http://www.badlogicgames.com/wordpress/?p=816与http://www.badlogicgames.com/wordpress/?p=803，Libgdx作者Mario所写）。

所以，您是否选择AndEngine引擎，还是应该从实际出发，多做真机测试才好下决定。下面开始，我将逐步讲解一些有关AndEngine引擎的基础信息。

AndEngine引擎基础构成如下图所示：



一、如何使用AndEngine：

1.1 AndEngine的基本运行原理:

解读AndEngine源码后我们可以发现，AndEngine除了采取低耦合、高内聚的框架策略细分引擎模块，使用OpenGLES进行游戏渲染之外；该引擎还以双线程方式分别驱动绘图与事务更新，事实上，它将游戏画面和游戏业务分为两组逻辑，并行跑在同级的互斥线程当中。

具体地说，其绘图线程位于AndEngine提供的GLSurfaceView内部类GLThread（在AndEngine的org.anddev.andengine.opengl.view包下，非Android默认的GLSurfaceView），并通过GLSurfaceView子类，即AndEngine提供的RenderSurfaceView类调用重载的onDrawFrame函数加以渲染控制；而业务线程在Engine类的内部类UpdateThread中，AndEngine将始终以while(true)这样的死循环方式快速执行其中的onTickUpdate函数，所有AndEngine提供的游戏业务最终都会由此函数调用及执行，比如AndEngine常用的registerUpdateHandler方法就是向它提交数据。

当AndEngine进行游戏绘图时，游戏业务线程会通过wait方式锁定，而当游戏业务处理时，也会以同样的手段锁定绘图线程，二者间具体交互关系由Engine类中的State子类控制，以此保证游戏画面与游戏业务同步。

另外，或许是考虑到持续双线程运行电量消耗较大的缘故，AndEngine默认情况下要求用户启动PowerManager进行电源管理，故此需要<uses-permission android:name="android.permission.WAKE_LOCK"/>权限支持，否则初始化时Log会提示缺少相关配置，并建议你在AndroidManifest.xml中添加权限。PS:无此权限不影响运行，只会在Log有警告信息，并且耗电较快。

1.2 AndEngine的基本运行流程：

由于AndEngine是专供Android使用的2D游戏引擎，所以作为启动类的Activity肯定必不可少，而AndEngine也理所应当的提供给我们这样一个Activity，那就是BaseGameActivity。

一个标准的AndEngine应用，至少应该对BaseGameActivity做如下继承：

public class Main extends BaseGameActivity { public void onLoadComplete() { } public Engine onLoadEngine() { return null; } public void onLoadResources() { } public Scene onLoadScene() { return null; } }

其中四个必须被重载函数的启动顺序如下：

onLoadEngine->onLoadResources->onLoadScene->onLoadComplete

具体的讲，AndEngine会首先加载Engine类实例通知系统游戏引擎的基本运行方式，而后加载游戏资源，其次加载游戏场景实例，最后通过onLoadComplete通知用户加载完毕并于此进行善后工作。

此外，由于BaseGameActivity类重载了父类Activity的onResume与onPause函数以保证其自身的正常运行，所以不建议在继承BaseGameActivity时再次重载上述函数（重载的话不要忘记super调用），推荐直接重载AndEngine提供的onGamePaused和onGameResumed实现同等功能（最近把LGame也加上了这样的两个函数，并且禁止了LGameAndroid2DActivity子类重载onResume与onPause，务求减少用户错误重载导致的程序异常）。

1.3 AndEngine的基本运行方式：

上文介绍了AndEngine的基本运行机制与运行流程，然而仅仅这样AndEngine还是无法实际运行，因为Engine与Scene都没有获得具体实现。假如我们想要在屏幕上显示出当前应用FPS数，至少需要做如下改动，才能满足一个最为基本的AndEngine应用：
public class Main extends BaseGameActivity { private static final int CAMERA_WIDTH = 320; private static final int CAMERA_HEIGHT = 480; private Camera andCamera; private Texture myFontTexture; private Font myFont; public void onLoadComplete() { } public Engine onLoadEngine() { // 构建摄像机 this.andCamera = new Camera(0, 0, CAMERA_WIDTH, CAMERA_HEIGHT); // 构建Engine，全屏显示，手机方向为竖屏，按比例拉伸 return new Engine(new EngineOptions(true, ScreenOrientation.PORTRAIT, new RatioResolutionPolicy(CAMERA_WIDTH, CAMERA_HEIGHT), this.andCamera)); } public void onLoadResources() { // 构建一个纹理用以显示文字 this.myFontTexture = new Texture(256, 256, TextureOptions.DEFAULT); // 构建字体 this.myFont = new Font(this.myFontTexture, Typeface.create( Typeface.DEFAULT, Typeface.BOLD), 32, true, Color.WHITE); // 注入相关纹理及字体 this.mEngine.getTextureManager().loadTexture(this.myFontTexture); this.mEngine.getFontManager().loadFont(this.myFont); } public Scene onLoadScene() { // 构建场景，允许的最大Layer数量为1 final Scene scene = new Scene(1); // 使用可以变更内容的ChangeableText显示FPS(它的父类Text不允许改变显示内容)，位置在15,5, // 字体为myFont中所规定的，最多允许显示5个字符(设置能显示几个字符，实际就能显示几个， // AndEngine不能自动扩充，不填以初始化时输入的字符数计算……) final ChangeableText text = new ChangeableText(5, 5, this.myFont, "0.0", 5); // 注册FPS监听 this.mEngine.registerUpdateHandler(new FPSLogger() { protected void onHandleAverageDurationElapsed(final float pFPS) { super.onHandleAverageDurationElapsed(pFPS); // 传递内容到ChangeableText text.setText("" + pFPS); } }); // 将ChangeableText注入场景 scene.attachChild(text); // 构建场景，可容纳图层数为1 return scene; }}

运行效果如下图所示：

另外，事实上BaseGameActivity并非AndEngine提供的唯一Activity，其UI包下尚有以SplashScene场景作为特效启动的BaseSplashActivity类，以及通过重载getLayoutID与getRenderSurfaceViewID这两个抽象函数，调用指定布局与视图的LayoutGameActivity类。不过除了上述特点，它们与BaseGameActivity就再无区别了。

二、如何使用AndEngine中的常用功能：

事实上，AndEngine中组件颗粒都非常细小，几乎每个由AndEngine提供的功能都会有一个对应的类存在；个人认为，AndEngine将许多很小很小的功能，做成了太多太多的模块，似乎有些封装过度。

比如仅Engine就衍生出DoubleSceneSplitScreenEngine（可以同时显示并缓存两个Scene的Engine，通过setFirstScene以及setSecondScene进行双屏切换，即分屏用Engine）、SingleSceneSplitScreenEngine（与DoubleSceneSplitScreenEngine类似，但一次只能显示一个画面）、LimitedFPSEngine（可限制FPS速度的Engine，重载了标准Engine的onUpdate函数，减速方式为常见的线程延迟）、FixedStepEngine（与LimitedFPSEngine近似，重载了标准Engine的onUpdate函数，但是它通过反复while方式最大限度矫正AndEngine内部计时器的累加数值，以求每次线程主循环的帧数都与预想帧数相等）等许多子类（目前细分还在不断增加）。

其实，这些功能完全可以进行统一实现，而不必占据那么的应用空间与用户记忆细胞（PS:有日本人（疑似，服务器在东京）做过一个叫e3roid的同类项目，虽然结构异常近似AndEngine，个人认为具体实现却比AndEngine更合理，项目在：http://www.e3roid.com，有时间小弟会单独介绍一下）。

当然，这篇文章是对AndEngine的使用入门，而并非对AndEngine的“抱怨入门”，所以下面开始，小弟将对AndEngine的主要功能进行初步讲解。

2.1 AndEngine的IUpdateHandler接口：

IUpdateHandler类是AndEngine引擎中使用频率非常之高的组件之一，其本身是一个接口，内部有onUpdate以及reset两个函数等待实现，几乎所有AndEngine应用中都必然会看到它的身影，它也是AndEngine添加具体业务到游戏业务线程中的主要方法之一。

具体的讲，所有通过AndEngine中registerUpdateHandler函数注册的IUpdateHandler，都会被保存到一个叫做UpdateHandlerList的IUpdateHandler接口集合当中。虽然UpdateHandlerList本身也是一个IUpdateHandler接口的实现，然而它的地位却比较特殊，基本只存在于Engine及Scene类中，并只供Engine类中的onTickUpdate函数调用（PS：Scene类中虽有独立的UpdateHandlerList，但事实上它依旧只被Engine中的onTickUpdate执行）。每当AndEngine业务线程循环onTickUpdate这个Engine内部方法时，都会调用UpdateHandlerList中存在的所有IUpdateHandler，直到注销相关的IUpdateHandler实例为止。

另外，与UpdateHandlerList集合类作用类似的还有RunnableHandler类，该类同样是IUpdateHandler的具体实现，它的作用在于保存并执行一次标准Runnable（每次业务循环后都会清空RunnableHandler的内部数据）。该类在AndEngine业务线程中的执行时机略早于UpdateHandlerList，我们可以通过RunnableHandler类中的postRunnable函数，或Engine类中的runOnUpdateThread函数添加Runnable到该集合（runOnUpdateThread函数为postRunnable函数的调用封装，Engine类及相关子类，BaseGameActivity类及相关子类中可见）。

2.2 AndEngine的Async方法：

默认情况下，AndEngine的资源加载会在构建Engine之后，调用onLoadResources函数时进行同步加载。但如果一次性加载资源太多时，便可能会面临一个问题，那就是Android系统将自动关闭长期无响应的UI。所以一旦采取同步执行的加载策略，数据量过大时就有可能将我们的APK卡死。因此，这就需要异步加载策略来解决问题，而AndEngine也确实提供了我们这样的异步加载方式。

具体的讲，AndEngine对Android系统自带的AsyncTask类进行了适当封装（具体封装在BaseActivity类中，该类为BaseGameActivity的父类，AndEngine由此类开始实际继承Activity，但BaseGameActivity的主要功能并不在此类），只要通过doAsync或者doProgressAsync函数就可以调用，实现代码如下所示：

public class Main extends BaseGameActivity { private static final int CAMERA_WIDTH = 320; private static final int CAMERA_HEIGHT = 480; private Camera andCamera; public void onLoadComplete() { } public Engine onLoadEngine() { // 构建摄像机 this.andCamera = new Camera(0, 0, CAMERA_WIDTH, CAMERA_HEIGHT); // 构建Engine，全屏显示，手机方向为竖屏，按比例拉伸 return new Engine(new EngineOptions(true, ScreenOrientation.PORTRAIT, new RatioResolutionPolicy(CAMERA_WIDTH, CAMERA_HEIGHT), this.andCamera)); } public void onLoadResources() { // 运行一个异步加载，设定内部ProgressDialog标题为资源索引test1对应的字符，内容为test2对应的资源 this.doAsync(R.string.test1, R.string.test2, new Callable<Void>() { // 希望AndEngine异步加载的数据 public Void call() throws Exception { for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) { } return null; } // 当加载完成后回调，可在此进行一些加载完毕的事后处理 }, new org.anddev.andengine.util.Callback<Void>() { public void onCallback(final Void pCallbackValue) { Log.d("Callback", "over"); } }); } public Scene onLoadScene() { // 构建场景，允许的最大Layer数量为1 final Scene scene = new Scene(1); return scene; }}

效果图如下所示：

2.3 AndEngine中的精灵调用：

精灵类，是一个大家耳熟能详，并且任何游戏引擎无法回避的关键性组件之一，它常常被用来表示一个游戏中角色或者特定画面要素。如此重要的存在，AndEngine当然也不能缺少，其精灵类的基本使用方法如下所示：

public class Main extends BaseGameActivity { private static final int CAMERA_WIDTH = 320; private static final int CAMERA_HEIGHT = 480; private Camera andCamera; private TextureRegion myTextureRegion; public void onLoadComplete() { } public Engine onLoadEngine() { // 构建摄像机 this.andCamera = new Camera(0, 0, CAMERA_WIDTH, CAMERA_HEIGHT); // 构建Engine，全屏显示，手机方向为竖屏，按比例拉伸 return new Engine(new EngineOptions(true, ScreenOrientation.PORTRAIT, new RatioResolutionPolicy(CAMERA_WIDTH, CAMERA_HEIGHT), this.andCamera)); } public void onLoadResources() { //构建纹理 Texture myTexture = new Texture(64, 64, TextureOptions.DEFAULT); //加载指定路径纹理到myTextureRegion this.myTextureRegion = TextureRegionFactory.createFromAsset(myTexture, this, "Ball.png", 0, 0); //载入纹理到TextureManager this.getEngine().getTextureManager().loadTextures(myTexture); } public Scene onLoadScene() { // 构建场景，允许的最大Layer数量为1 final Scene scene = new Scene(1); // 以myTextureRegion构建Sprite(TextureRegion内部有Texture的引用，AndEngine在构建Sprite时一起加载了)，到坐标55,55 Sprite sprite = new Sprite(55, 55, myTextureRegion); // 添加精灵 scene.attachChild(sprite); return scene; }}

2.3 AndEngine的精灵动画：

在绝大多数的游戏开发中，仅仅有精灵类存在是并不足够的，我们往往还需要让精灵作出绚丽的效果以吸引用户眼球，而这些效果在AndEngine中，统一通过它所提供的各个Modifier类进行实现。具体调用代码如下所示：

public class Main extends BaseGameActivity { private static final int CAMERA_WIDTH = 320; private static final int CAMERA_HEIGHT = 480; private Camera andCamera; private TextureRegion myTextureRegion; public void onLoadComplete() { } public Engine onLoadEngine() { // 构建摄像机 this.andCamera = new Camera(0, 0, CAMERA_WIDTH, CAMERA_HEIGHT); // 构建Engine，全屏显示，手机方向为竖屏，按比例拉伸 return new Engine(new EngineOptions(true, ScreenOrientation.PORTRAIT, new RatioResolutionPolicy(CAMERA_WIDTH, CAMERA_HEIGHT), this.andCamera)); } public void onLoadResources() { // 构建纹理 Texture myTexture = new Texture(64, 64, TextureOptions.DEFAULT); // 加载指定路径纹理到myTextureRegion this.myTextureRegion = TextureRegionFactory.createFromAsset(myTexture, this, "Ball.png", 0, 0); // 载入纹理到TextureManager this.getEngine().getTextureManager().loadTextures(myTexture); } public Scene onLoadScene() { // 在Log中显示FPS数 getEngine().registerUpdateHandler(new FPSLogger()); // 构建场景，允许的最大Layer数量为1 final Scene scene = new Scene(1); // 获得相对中心坐标 final int centerX = (CAMERA_WIDTH - this.myTextureRegion.getWidth()) / 2; final int centerY = (CAMERA_HEIGHT - this.myTextureRegion.getHeight()) / 2; // 以myTextureRegion构建Sprite(TextureRegion内部有Texture的引用，AndEngine在构建Sprite时一起加载了)，到屏幕中心 final Sprite sprite = new Sprite(centerX, centerY, this.myTextureRegion); // 添加精灵 scene.attachChild(sprite); // 制作一组动作序列，首先10秒内不断顺时针旋转360度，而后10秒内不断逆时针旋转360度 SequenceEntityModifier ballAction = new SequenceEntityModifier( new RotationModifier(10, 0, 360), new RotationModifier(10, 360, 0)); // 注册动作序列到精灵 sprite.registerEntityModifier(ballAction); return scene; }}

效果如下图所示：

三、AndEngine的常用模块介绍：

由于AndEngine包的下属类较多，并且细分也较为庞杂，在一篇文章中一次性介绍完毕几乎不可能实现。所以下面开始，小弟会就AndEngine的一些核心模块进行简明扼要的说明，但如果前文做过说明的下文会一笔带过。

PS：事实上，就连AndEngine作者也不可能做到详细介绍，毕竟到目前为止AndEngine压根没有出过文档。（连andengineexamples下的示例代码都已经和最新的AndEngine源码脱离了……）

1、关于Engine:

Engine是AndEngine的核心所在，它对AndEngine引擎中Camera、Scene等重要组件进行了统一管理，但必须和BaseGameActivity合作使用，利用EngineOptions类可以对其进行必要的参数配置。

2、关于BaseGameActivity:

如果您想正常使用AndEngine，那么当前Activity就必须继承自BaseGameActivity或其子类，否则你连初始化Engine也做不到。虽然它还有父类BaseActivity，但BaseActivity只提供了一些异步加载方法而无关AndEngine的主体实现。因此，BaseGameActivity就是实际上的AndEngine最基础用类无疑。

3、关于IResolutionPolicy:

IResolutionPolicy是一个接口类，其中只规定了onMeasure函数的实现格式。事实上，AndEngine中所有该类具体实现的作用与标准View中的onMeasure函数几乎一致，也会被标准View中的onMeasure函数重载调用（具体调用在AndEngine的RenderSurfaceView类当中）。而且除BaseResolutionPolicy外，所有AndEngine的IResolutionPolicy实现也都调用了View的setMeasuredDimensionProxy函数。

在AndEngine的org.anddev.andengine.engine.options.resolutionpolicy包下有一组IResolutionPolicy接口的具体实现，分别为BaseResolutionPolicy（除了会校验一下屏幕大小外，什么也不做）、FillResolutionPolicy（拉伸游戏画面为全屏填充，视摄像机大小不同，会有不同程度变形）、FixedResolutionPolicy（强行规定游戏画面为固定大小，此设置不会自动适应屏幕大小），RatioResolutionPolicy（按比例修正画面大小，以适应屏幕大小），RelativeResolutionPolicy（根据构建RelativeResolutionPolicy时的缩放参数，缩放游戏屏幕为指定比例）。

最后，所有IResolutionPolicy的实现类，都要随着EngineOptions于初试化时传递给Engine实例才起作用。

4、关于Camera:

该类即我们常说的游戏摄像机，在AndEngine的Camera有两种作用，一是用以调节屏幕的显示区域，二是利用HUD类实际绘制游戏屏幕于手机之上。

5、关于Scene:

场景容器，作用类似于LGame中的Screen，能够将某一特定场景作为游戏模块进行调用，我们可以利用它来切换当前游戏的画面与触摸屏监听，切换方法是利用Engine.setScene。

6、关于Entity:

Entity是IEntity接口的具体实现，也是AndEngine中无论Scene、Layer、Sprite(这个继承关系比较远，中间隔了BaseRectangle、RectangularShape、GLShape、Shape等上级类，不过追溯源头始终继承自Entity)的统一父类，通过Entity我们可以让AndEngine中场景，或场景中某精灵实现统一效果的缩放、旋转、变色等操作。

7、关于Texture:

Texture是AndEngine所提供的纹理用类，但Texture本身（在AndEngine中）并没有提供加载图片的方法，必须通过TextureRegionFactory类（更准确的说，依赖它内部封装的TextureRegion、BuildableTexture等类）与之合作才可以加载纹理。除此之外，AndEngine要求所加载纹理（图片）大小必须为2的整数次幂。

8、关于TextureRegion:

TextureRegion的父类是抽象类BaseTextureRegion，主要功能也被封装在BaseTextureRegion类当中，AndEngine提供了TextureRegionFactory这个工厂类用以简化构建TextureRegion的流程。单就TextureRegion来讲，它的作用似乎就是让系统知道如何剪切一个纹理，并返回一个这样的纹理给你。

然而，事实上AndEngine中只有TextureRegion才更接近于通常意义上的Texture。或者说，只有TextureRegion + Texture时，我们才能较为完整的使用AndEngine纹理功能。严肃的讲，AndEngine中的Texture有很多功能必须靠TextureRegion最终完成，比如AndEngine中的Sprite必须加载TextureRegion才能使用Texture，而不是直接调用Texture，TMXTiledMap中读取指定瓦片返回的也是TextureRegion，而非直接的Texture（进行画面渲染时AndEngine内部会调用TextureRegion中的Texture引用，但也只允许如此调用）；应该说，AndEngine中见Texture几乎必见TextureRegion，二者无法分离，缺一不可。

9、关于TextureOptions

在AndEngine中，TextureRegionFactory类决定纹理的加载路径，Texture类作为承载纹理的实体对象，而TextureOptions类决定了纹理的渲染方式。

也即是说，OpenGLES将以何种方式显示纹理图像，都由TextureOptions类所决定。在当前最新版本的AndEngine中，默认提供了：

1、NEAREST（Nearest滤波，实现上依赖GL_NEAREST做不光滑过滤，纹理环绕模式为GL_CLAMP_TO_EDGE，显示速度快画质差）

2、BILINEAR（双线性插值，实现上依赖GL_LINEAR做线性滤波，纹理环绕模式为GL_CLAMP_TO_EDGE，显示速度慢画质佳）

3、REPEATING（与NEAREST同为Nearest滤波,但纹理环绕模式为GL_REPEAT，会自动填充纹理上的空白区域，显示速度较快画质差）

4、REPEATING_BILINEAR（与BILINEAR同为双线性插值，但纹理环绕模式为GL_REPEAT，会自动填充纹理上的空白区域，显示速度很慢画质佳(低端机跑此模式异常悲剧，高端机尚可)）

5、NEAREST_PREMULTIPLYALPHA（所有[PREMULTIPLYALPHA]结尾的TextureOptions与其它同名类差别仅在于是否支持根据Alpha值设置透明纹理，以下同）

6、BILINEAR_PREMULTIPLYALPHA

7、REPEATING_PREMULTIPLYALPHA

8、REPEATING_BILINEAR_PREMULTIPLYALPHA等静态对象。

以上TextureOptions实例都可以通过“TextureOptions.XXXXXX”的方式进行引用并设置给Texture。事实上，除了AndEngine提供的Texture渲染模式，我们也可以按照规则自行构建需要的TextureOptions。

比如构建一个混插的TextureOptions：

new TextureOptions(GL10.GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR, GL10.GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST, GL10.GL_REPEAT, GL10.GL_REPEAT, GL10.GL_MODULATE, true);

另外，TextureOptions默认还有DEFAULT模式，不过该模式实际引用为NEAREST_PREMULTIPLYALPHA，也就是纹理低画质但支持Alpha。如果您想要兼容低端机，则建议不要使用含有【BILINEAR】字样的AndEngine加载大图，而应直接使用TextureOptions.DEFAULT或TextureOptions.NEAREST_PREMULTIPLYALPHA；因为BILINEAR模式对硬件要求较高，如果以此模式将较大纹理放到低端机上渲染，速度很可能无法保证。但是，假如您的游戏只针对高端机用户便无需介怀了。

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最近准备先把常见Android游戏引擎的粗略使用入门写全，如果大家对某几个引擎表现的兴趣较为浓厚，小弟也会进一步详细讲解。

另外小弟前天刚回北京，所以把LGame的开发又耽误了一段，没能如预想中在本周发布0.3，但也快到收尾，在性能上也强化了不少。另外近期www.java4k.com网站更新了不少有价值的Java小游戏Demo。（小弟不是教大家偷奸耍滑，但反向一下源码，就可以按照常规的Java2D方式把其业务实现挪到LGame中了嘛，纯学习用……）