النقاط الرئيسية
1. هندسة البرمجيات تتعلق بإدارة التغيير وتقليل العبء المعرفي.
بالنسبة لي، يعني التصميم الجيد أنه عندما أجري تغييرًا، كأن البرنامج بأكمله قد تم تصميمه في انتظار ذلك.
الهدف الأساسي للهندسة المعمارية. تركز هندسة البرمجيات بشكل أساسي على تسهيل التغيير. النظام المصمم بشكل جيد يتوقع التعديلات المستقبلية، مما يسمح للمطورين بتنفيذ ميزات جديدة أو إصلاح الأخطاء مع الحد الأدنى من الاضطراب. سهولة استيعاب قاعدة الشيفرة للتغييرات هي المقياس النهائي لجودة هندستها المعمارية.
تقليل العبء المعرفي. أحد الجوانب الرئيسية للهندسة المعمارية الجيدة هو تقليل كمية المعلومات التي يحتاج المطور لفهمها قبل إجراء تغيير. تساعد أنماط الفصل والتصميم المعياري في تقليل هذا العبء المعرفي من خلال السماح للمطورين بالتفكير في المكونات الفردية بشكل مستقل. هذا يقلل من خطر الآثار الجانبية غير المقصودة ويجعل قاعدة الشيفرة أسهل في التنقل.
تدفق البرمجة. يتضمن تدفق البرمجة فهم الشيفرة الموجودة، ووضع حل، وتنفيذ الشيفرة، وإعادة تنظيم الشيفرة. تتعلق هندسة البرمجيات بمرحلة التعلم. تحميل الشيفرة في الخلايا العصبية يكون بطيئًا، لذا من المفيد إيجاد استراتيجيات لتقليل حجمها.
2. الفصل يقلل من حجم الشيفرة اللازمة لفهم تغيير ما.
إذا قمت بفصلها، يمكنك التفكير في أي جانب بشكل مستقل.
تعريف الفصل. يشير الفصل إلى الدرجة التي يمكن بها فهم وتعديل قطعتين من الشيفرة بشكل مستقل. تتطلب الشيفرة المترابطة بشدة من المطور فهم تعقيدات كلا المكونين قبل إجراء أي تغييرات، مما يزيد من خطر الأخطاء ويجعل الصيانة أكثر صعوبة. يهدف الفصل إلى تقليل هذه الاعتمادات، مما يسمح للمطورين بالتركيز على المكونات الفردية دون الحاجة لفهم النظام بأكمله.
فوائد الفصل. يقلل الفصل من كمية المعرفة التي تحتاج إلى امتلاكها قبل أن تتمكن من إحراز تقدم. كما يعني الفصل أن تغيير قطعة واحدة من الشيفرة لا يتطلب تغيير قطعة أخرى. كلما قل الترابط، كلما كانت التغييرات أقل تأثيرًا على بقية النظام.
استراتيجيات الفصل. يمكن تحقيق الفصل من خلال أنماط التصميم المختلفة والمبادئ المعمارية، بما في ذلك الواجهات، والفئات المجردة، وقوائم الرسائل. تسمح هذه التقنيات للمكونات بالتفاعل مع بعضها البعض من خلال عقود محددة جيدًا، مما يقلل من الحاجة للاعتمادات المباشرة ويعزز المعيارية.
3. التجريد والقابلية للتوسع تأتي على حساب التعقيد والتخمين.
كلما أضفت طبقة من التجريد أو مكانًا حيث يتم دعم القابلية للتوسع، فإنك تخمن أنك ستحتاج إلى تلك المرونة لاحقًا.
جاذبية التجريد. يمكن أن يؤدي التجريد، والمرونة، وأنماط التصميم إلى برامج مصممة بشكل جيد تكون ممتعة للعمل بها. تحدث فرقًا كبيرًا في الإنتاجية. ومع ذلك، تأتي هذه الفوائد بتكلفة.
تكلفة المرونة. تتطلب الهندسة المعمارية الجيدة جهدًا حقيقيًا وانضباطًا. يجب أن تفكر في الأجزاء التي يجب فصلها من البرنامج وتقديم التجريد في تلك النقاط. وبالمثل، يجب أن تحدد أين يجب أن يتم تصميم القابلية للتوسع بحيث تكون التغييرات المستقبلية أسهل.
مبدأ YAGNI. يمكن أن يؤدي التجريد المفرط إلى قواعد شيفرة تحتوي على واجهات مفرطة، وأنظمة إضافات، وطرق افتراضية، مما يجعل من الصعب تتبع الشيفرة الفعلية التي تؤدي مهمة معينة. يعمل مبدأ "لن تحتاج إليه" (YAGNI) كتذكير لتجنب التحسين المسبق والتركيز على حل المشكلة الفورية.
4. تحسين الأداء يعتمد على الافتراضات والقيود الملموسة.
الأداء يتعلق بالافتراضات.
المرونة مقابل الأداء. تتعلق هندسة البرمجيات بجعل برنامجك أكثر مرونة. يتعلق الأمر بجعل تغيير البرنامج يتطلب جهدًا أقل. وهذا يعني تشفير افتراضات أقل في البرنامج. لكن الأداء يتعلق بالافتراضات. تزدهر ممارسة التحسين على القيود الملموسة.
تجارة تحسين الأداء. يتطلب التحسين وقتًا هندسيًا كبيرًا. بمجرد الانتهاء منه، يميل إلى تجميد قاعدة الشيفرة: الشيفرة المحسنة بشكل كبير غير مرنة وصعبة التغيير.
تنازل النمذجة. أحد التنازلات هو الحفاظ على الشيفرة مرنة حتى يستقر التصميم ثم إزالة بعض التجريد لاحقًا لتحسين الأداء. من الأسهل إنشاء لعبة ممتعة بسرعة من جعل لعبة سريعة ممتعة.
5. البساطة تخفف القيود على الهندسة المعمارية، والأداء، وسرعة التطوير.
أحاول جاهدًا كتابة أنظف وأبسط حل للمشكلة.
البساطة كمبدأ توجيهي. كتابة حلول نظيفة ومباشرة للمشكلات تقلل من كمية الشيفرة، مما يقلل بدوره من العبء المعرفي المطلوب لفهمها وتعديلها. غالبًا ما تعمل الشيفرة البسيطة بشكل أسرع بسبب تقليل الحمل الزائد وقلة خطوط التنفيذ.
البساطة والوقت. لا تعني الشيفرة البسيطة بالضرورة أنها تستغرق وقتًا أقل للكتابة. الحل الجيد ليس تراكمًا للشيفرة، بل هو تقطير لها. العثور على ذلك يشبه إلى حد ما مطابقة الأنماط أو حل الألغاز. يتطلب جهدًا لرؤية النظام الخفي الذي يكمن وراء تشتت حالات الاستخدام.
قيمة الأناقة. الحلول الأنيقة هي حلول عامة: قطعة صغيرة من المنطق تغطي بشكل صحيح مساحة كبيرة من حالات الاستخدام. العثور على ذلك يشبه إلى حد ما مطابقة الأنماط أو حل الألغاز. يتطلب جهدًا لرؤية النظام الخفي الذي يكمن وراء تشتت حالات الاستخدام.
6. نمط الأمر يحقق استدعاءات الطرق من خلال إدخال قابل للتكوين وإمكانية التراجع/الإعادة.
الأمر هو استدعاء طريقة محقق.
استدعاءات الطرق المحققة. يقوم نمط الأمر بتغليف طلب ككائن، مما يسمح بتهيئة العملاء بطلبات مختلفة، والتسجيل، ودعم العمليات القابلة للتراجع. إنه استدعاء طريقة مغلف في كائن.
تهيئة الإدخال. يمكّن نمط الأمر من تهيئة إدخالات المستخدم من خلال ربط كل ضغط زر بكائن أمر. وهذا يسمح للاعبين بتخصيص عناصر التحكم الخاصة بهم دون الحاجة إلى تغييرات في منطق اللعبة الأساسي.
وظيفة التراجع/الإعادة. من خلال تنفيذ طرق execute() وundo() في الفئات الفرعية للأمر، يبسط نمط الأمر تنفيذ وظيفة التراجع/الإعادة. يخزن كل أمر الحالة اللازمة لعكس تأثيراته، مما يمكّن المستخدمين من التراجع بسهولة عن الإجراءات.
7. نمط الوزن الخفيف يحافظ على الذاكرة من خلال مشاركة الحالة الجوهرية.
الوزن الخفيف، كما يوحي اسمه، يأتي في اللعب عندما يكون لديك كائنات تحتاج إلى أن تكون أكثر خفة، عمومًا لأن لديك الكثير منها.
كائنات خفيفة. يقلل نمط الوزن الخفيف من استهلاك الذاكرة من خلال فصل حالة الكائن إلى مكونات جوهرية (مشاركة) وأخرى خارجية (فريدة). يتم تخزين الحالة الجوهرية في كائن مشترك، بينما يتم تمرير الحالة الخارجية حسب الحاجة.
مثال التضاريس. يمكن تطبيق نمط الوزن الخفيف على بلاطات التضاريس في عالم اللعبة. يمكن لكل بلاطة تخزين مؤشر إلى كائن تضاريس مشترك، يحتوي على خصائص نوع التضاريس (مثل تكلفة الحركة، والملمس). هذا يتجنب تخزين بيانات زائدة لكل بلاطة.
دعم الأجهزة. قد يكون نمط الوزن الخفيف هو النمط الوحيد من أنماط تصميم "عصابة الأربعة" الذي لديه دعم فعلي من الأجهزة. مع العرض المثيل، يمكن لبطاقة الرسوميات عرض البيانات المشتركة مرة واحدة فقط. ثم، بشكل منفصل، تدفع كل بيانات مثيل شجرة فريدة - موقعها، ولونها، ومقياسها.
8. نمط المراقب يمكّن الإشعارات المفصولة، ولكنه يتطلب إدارة دقيقة.
يسمح لقطعة واحدة من الشيفرة بالإعلان عن حدوث شيء مثير للاهتمام دون أن تهتم فعليًا بمن يتلقى الإشعار.
التواصل المفصول. يسمح نمط المراقب لكائن واحد (الموضوع) بإخطار عدة كائنات أخرى (المراقبين) حول تغييرات الحالة دون معرفة أنواعها المحددة. يعزز هذا الترابط الضعيف والمرونة.
مثال نظام الإنجازات. يمكن استخدام نمط المراقب لتنفيذ نظام الإنجازات. يمكن لمحرك الفيزياء إخطار المراقبين عندما تسقط كائن، ويمكن لنظام الإنجازات التحقق مما إذا كان الكائن هو البطل وإذا سقط من جسر لفتح إنجاز "السقوط من جسر".
إدارة الذاكرة. عند استخدام نمط المراقب، من المهم إدارة عمر الموضوعات والمراقبين لتجنب المؤشرات المعلقة أو تسرب الذاكرة. يجب على المراقبين إلغاء تسجيل أنفسهم من الموضوعات عند تدميرهم.
9. نمط النموذج يقدم النسخ كبديل للتثبيت التقليدي.
الفكرة الرئيسية هي أن كائنًا يمكنه إنتاج كائنات أخرى مشابهة له.
إنشاء كائنات نموذجية. يسمح نمط النموذج بإنشاء كائنات جديدة عن طريق نسخ كائنات موجودة (نماذج). هذا يتجنب الحاجة إلى منطق مُعقد للباني ويمكّن من إنشاء كائنات بحالات أولية مخصصة.
مثال مولد الوحوش. يمكن استخدام نمط النموذج لتنفيذ مولدات الوحوش. بدلاً من وجود فئة مولد منفصلة لكل نوع من الوحوش، يمكن لفئة مولد واحدة نسخ مثيل وحش نموذجي لإنشاء وحوش جديدة.
نمذجة البيانات. تعتبر التفويض النموذجي مناسبة جيدة لتعريف البيانات في الألعاب. يمكن التعبير عن سيف السحر الذي يفصل الرأس، والذي هو في الحقيقة مجرد سيف طويل مع بعض المكافآت، على النحو التالي:
{
"name": "سيف فصل الرأس",
"prototype": "سيف طويل",
"damageBonus": "20"
}
10. نمط الحالة يحقق سلوكًا محددًا حسب الحالة، ولكنه يمكن أن يُستخدم بشكل مفرط.
يسمح لكائن بتغيير سلوكه عندما تتغير حالته الداخلية. سيبدو الكائن وكأنه يغير فئته.
سلوك يعتمد على الحالة. يسمح نمط الحالة لكائن بتغيير سلوكه بناءً على حالته الداخلية. يتم تمثيل كل حالة بفئة منفصلة، ويفوض الكائن استدعاءات الطرق إلى كائن حالته الحالي.
مثال البطلة. يمكن استخدام نمط الحالة لتنفيذ سلوك بطلة في لعبة منصات. يمكن أن تكون للبطلة حالات مثل الوقوف، والقفز، والانحناء، والغوص. تحدد كل فئة حالة سلوك البطلة لكل إدخال.
انتقالات الحالة. لتغيير الحالات، نحتاج إلى تعيين state_ للإشارة إلى الحالة الجديدة. إذا لم يكن لكائن الحالة أي حقول أخرى، فإن البيانات الوحيدة التي يخزنها هي مؤشر إلى جدول طرق افتراضية داخلي حتى يمكن استدعاء طرقه. في هذه الحالة، لا يوجد سبب لوجود أكثر من مثيل واحد منه.
11. نمط حلقة اللعبة يفصل زمن اللعبة عن إدخال المستخدم وسرعة المعالج.
افصل تقدم زمن اللعبة عن إدخال المستخدم وسرعة المعالج.
سرعة اللعب المتسقة. يضمن نمط حلقة اللعبة أن تعمل اللعبة بسرعة متسقة بغض النظر عن الأجهزة الأساسية أو إدخال المستخدم. يتم تحقيق ذلك من خلال فصل منطق تحديث اللعبة عن عملية العرض.
خطوات زمنية متغيرة. في حلقة اللعبة ذات الخطوات الزمنية المتغيرة، فإن مقدار الوقت الذي يمر بين كل تحديث ليس ثابتًا. بدلاً من ذلك، يتغير اعتمادًا على معدل الإطارات. ثم تكون المحرك مسؤولة عن دفع عالم اللعبة للأمام بمقدار ذلك الوقت.
خطوة تحديث زمنية ثابتة، عرض متغير. تحاكي اللعبة بمعدل ثابت باستخدام خطوات زمنية ثابتة آمنة عبر مجموعة من الأجهزة. فقط أن نافذة اللاعب المرئية إلى اللعبة تصبح أكثر تقطعًا على جهاز أبطأ.
12. نمط تحديث الطريقة يحاكي كائنات مستقلة من خلال تحديثات متسلسلة.
حاكي مجموعة من الكائنات المستقلة من خلال إخبار كل منها بمعالجة إطار واحد من السلوك في كل مرة.
محاكاة كائنات متزامنة. يحاكي نمط تحديث الطريقة مجموعة من الكائنات المستقلة من خلال استدعاء طريقة update() على كل كائن في كل إطار. يمنح هذا كل كائن فرصة لتحديث حالته وسلوكه.
مثال الكيانات. يمكن استخدام نمط تحديث الطريقة لمحاكاة الكيانات في عالم اللعبة. تحتوي كل كيان على طريقة update() يتم استدعاؤها في كل إطار. يمكن أن تتعامل طريقة update() مع أشياء مثل الذكاء الاصطناعي، والفيزياء، والرسوم المتحركة.
اعتبارات الأداء. يمكن تحسين نمط تحديث الطريقة باستخدام تقنيات محلية البيانات. يتضمن ذلك تخزين بيانات جميع الكيانات في كتلة متجاورة من الذاكرة، مما يمكن أن يحسن أداء التخزين المؤقت.
13. التخزين المؤقت المزدوج يخلق وهم التزامن من خلال فصل الوصول إلى البيانات عن التعديل.
يجعل سلسلة من العمليات المتسلسلة تبدو فورية أو متزامنة.
تحديثات الحالة الذرية. يسمح نمط التخزين المؤقت المزدوج بالتعديل التدريجي للحالة مع ضمان أن ترى الشيفرة الخارجية دائمًا لقطة متسقة وذرية من البيانات. يتم تحقيق ذلك من خلال الحفاظ على نسختين من البيانات: مخزن حالي ومخزن التالي.
مثال عرض الرسوم. يُستخدم نمط التخزين المؤقت المزدوج بشكل شائع في عرض الرسوم لمنع التمزق. تكتب الشيفرة الخاصة بالعرض إلى المخزن التالي، بينما يقرأ برنامج تشغيل الفيديو من المخزن الحالي. عندما تكتمل عملية العرض، يتم تبديل المخزنين.
اعتبارات الأداء. يتطلب التبديل نفسه وقتًا. يتطلب التخزين المؤقت المزدوج خطوة تبديل بمجرد الانتهاء من تعديل الحالة. يجب أن تكون تلك العملية ذرية - لا يمكن لأي شيفرة الوصول إلى أي حالة أثناء تبديلها.
14. نمط محدد الخدمة يوفر نقطة وصول عالمية للخدمات مع تقليل الترابط.
يوفر نقطة وصول عالمية إلى خدمة دون ربط المستخدمين بالفئة المحددة التي تنفذها.
الوصول المفصول للخدمات. يوفر نمط محدد الخدمة نقطة وصول عالمية إلى خدمة دون ربط الشيفرة التي تستخدم الخدمة بالتنفيذ المحدد. يسمح ذلك بمرونة أكبر وقابلية للاختبار.
مثال نظام الصوت. يمكن استخدام نمط محدد الخدمة لتوفير الوصول إلى نظام الصوت. توفر فئة Locator طريقة getAudio() التي تعيد مثيلًا من واجهة Audio. يمكن تبديل التنفيذ الفعلي لنظام الصوت دون التأثير على الشيفرة التي تستخدمه.
خدمة فارغة. إذا لم يكن بالإمكان تحديد موقع الخدمة، يمكن للمحدد إرجاع خدمة فارغة. تنفذ الخدمة الفارغة واجهة الخدمة، لكنها لا تفعل شيئًا فعليًا. يسمح ذلك للعبة بالاستمرار في العمل حتى إذا لم تكن الخدمة متاحة.
15. نمط صندوق فرعي يحدد السلوك في الفئات الفرعية باستخدام عمليات الفئة الأساسية.
حدد السلوك في فئة فرعية باستخدام مجموعة من العمليات التي توفرها فئتها الأساسية.
سلوك الفئة الفرعية المقيد. يحدد نمط صندوق الفرعي السلوك في فئة فرعية باستخدام مجموعة من العمليات التي توفرها فئتها الأساسية. يحد هذا من وصول الفئة الفرعية إلى بقية النظام، مما يعزز التغليف ويقلل من الترابط.
مثال القوى الخارقة. يمكن استخدام نمط صندوق الفرعي لتنفيذ القوى الخارقة في لعبة. توفر فئة Superpower الأساسية طرقًا لتحريك البطل، وتشغيل الأصوات، وإنتاج الجسيمات. يمكن للفئات الفرعية بعد ذلك تنفيذ قوى خارقة محددة من خلال استدعاء هذه الطرق.
أشجار وراثية واسعة. يؤدي هذا النمط إلى بنية حيث لديك تسلسل فئات ضحل ولكنه واسع. ليست سلاسل وراثتك عميقة، ولكن هناك الكثير من الفئات التي تتعلق بفئة Superpower. من خلال وجود فئة واحدة مع العديد من الفئات الفرعية المباشرة، لدينا نقطة نفوذ في قاعدة الشيفرة لدينا.
16. نمط بايت كود يمنح السلوك مرونة البيانات من خلال آلة افتراضية.
امنح السلوك مرونة البيانات من خلال ترميزه كتعليمات لآلة افتراضية.
سلوك مدفوع بالبيانات. يسمح نمط بايت كود بتعريف السلوك في البيانات بدلاً من الشيفرة. يمكّن هذا من مرونة أكبر، وتعديل أسهل، ورمل أكثر أمانًا.
مثال نظام التعويذات. يمكن استخدام نمط بايت كود لتنفيذ نظام تعويذات في لعبة. يتم تعريف كل تعويذة كسلسلة من تعليمات بايت كود التي يتم تنفيذها بواسطة آلة افتراضية. يسمح ذلك للمصممين بإنشاء تعويذات جديدة دون الحاجة إلى كتابة شيفرة.
آلة مكدس. تحافظ الآلة الافتراضية على مكدس داخلي من القيم. في مثالنا، فإن الأنواع الوحيدة من القيم التي تعمل معها تعليماتنا
آخر تحديث::
مراجعات
كتاب أنماط برمجة الألعاب يحظى بإشادة كبيرة بفضل شروحه الواضحة، وأسلوبه الكتابي الجذاب، والأمثلة العملية على أنماط التصميم المطبقة في تطوير الألعاب. يقدّر القراء روح الدعابة لدى المؤلف، ورؤاه حول اعتبارات الأداء، والنقاش المتوازن حول المزايا والعيوب لكل نمط. وجد الكثيرون أنه ذو قيمة لكل من المبتدئين والمطورين ذوي الخبرة، مع ملاحظة بعضهم لمدى صلته بمجالات أخرى تتجاوز برمجة الألعاب. بينما أشار بعض النقاد إلى أمثلة قديمة بلغة C++ وتركيز على أنواع معينة من الألعاب. بشكل عام، يعتبر معظم المراجعين الكتاب قراءة أساسية لمطوري الألعاب.
Similar Books
