نکات کلیدی
1. الگوهای طراحی راه‌حل‌های قابل استفاده مجدد برای مشکلات رایج برنامه‌نویسی هستند
الگوهای طراحی راه‌حل‌هایی برای مشکلات رایج برنامه‌نویسی هستند که به اندازه کافی انعطاف‌پذیرند تا تغییرات را مدیریت کنند.
راه‌حل‌های انعطاف‌پذیر. الگوهای طراحی رویکردهای آزمایش‌شده‌ای را برای حل چالش‌های تکراری در توسعه نرم‌افزار ارائه می‌دهند. آن‌ها واژگان مشترکی برای توسعه‌دهندگان فراهم می‌کنند تا تصمیمات معماری را به‌طور مؤثری مورد بحث قرار دهند. با استفاده از الگوهای طراحی، برنامه‌نویسان می‌توانند کدهای ماژولار، قابل استفاده مجدد و قابل نگهداری بیشتری ایجاد کنند.
مدیریت تغییرات. بازی‌ها در طول توسعه به‌طور مکرر تغییر می‌کنند و ویژگی‌های جدیدی اضافه می‌شود و ویژگی‌های موجود اصلاح می‌شوند. الگوهای طراحی به مدیریت این تغییرات مداوم کمک می‌کنند و ساختارهای انعطاف‌پذیری را فراهم می‌آورند که می‌توانند به الزامات جدید سازگار شوند. آن‌ها آنچه را که در یک سیستم متغیر است، در خود جای می‌دهند و این کار را آسان‌تر می‌کنند تا اجزای خاصی را بدون تأثیر بر کل کد تغییر دهید.
مثال‌های رایج در بازی‌ها:
- سینگلتون: برای مدیریت دسترسی جهانی به منابع
- کارخانه: برای ایجاد خانواده‌ای از اشیاء مرتبط
- ناظر: برای پیاده‌سازی سیستم‌های رویداد
- حالت: برای مدیریت رفتارهای پیچیده اشیاء بازی
2. مدل شیء مؤلف امکان ایجاد اشیاء بازی انعطاف‌پذیر را فراهم می‌کند
مدل شیء مؤلف مفهوم الگوی تزئینی را معکوس می‌کند، جایی که هر تزئین‌کننده یک لایه جدید بر روی شیء بازی اضافه می‌کند.
طراحی ماژولار. مدل شیء مؤلف اشیاء بازی را به اجزای کوچک‌تر و قابل استفاده مجدد تقسیم می‌کند. به‌جای ایجاد سلسله‌مراتب پیچیده وراثت، اشیاء از چندین مؤلفه تشکیل می‌شوند که رفتار و ویژگی‌های آن‌ها را تعریف می‌کنند. این رویکرد انعطاف‌پذیری بیشتری در ایجاد و تغییر اشیاء فراهم می‌آورد.
سفارشی‌سازی آسان. با ترکیب و تطبیق مؤلفه‌های مختلف، توسعه‌دهندگان می‌توانند انواع مختلفی از اشیاء بازی را بدون نیاز به وراثت گسترده ایجاد کنند. این مدل افزودن، حذف یا تغییر رفتارهای اشیاء بازی در زمان اجرا را ساده می‌کند و عناصر بازی پویا و پروتوتایپ‌سازی ویژگی‌های جدید را تسهیل می‌کند.
مزایا:
- کاهش تکرار کد
- بهبود قابلیت استفاده مجدد کد
- نگهداری و اشکال‌زدایی آسان‌تر
- ایجاد و تغییر اشیاء انعطاف‌پذیرتر
3. الگوی حالت پیچیدگی‌های هوش مصنوعی و منطق بازی را ساده می‌کند
الگوی حالت روشی است که به یک شیء بازی اجازه می‌دهد تا رفتار و عملکرد خود را در پاسخ به محرک‌های مختلف درون بازی تغییر دهد.
پیچیدگی قابل مدیریت. الگوی حالت رفتارهای پیچیده را به کلاس‌های جداگانه‌ای سازماندهی می‌کند که هرکدام نمایانگر یک حالت خاص هستند. این جداسازی فهم، پیاده‌سازی و نگهداری منطق پیچیده بازی یا رفتارهای هوش مصنوعی را آسان‌تر می‌کند. به‌جای استفاده از عبارات switch بزرگ یا شرایط if-else تو در تو، الگوی حالت ساختار تمیزتری را فراهم می‌آورد.
رفتار پویا. اشیاء می‌توانند در زمان اجرا با تغییر بین اشیاء حالت مختلف، رفتار خود را تغییر دهند. این ویژگی پویا به‌ویژه در بازی‌ها مفید است، جایی که شخصیت‌ها یا موجودات باید رفتارهای متنوعی را بر اساس شرایط بازی، اقدامات بازیکن یا حالت‌های داخلی نشان دهند.
مزایای پیاده‌سازی:
- ساختار کد واضح‌تر برای رفتارهای پیچیده
- افزودن آسان حالت‌های جدید بدون تغییر کد موجود
- ساده‌سازی آزمایش و اشکال‌زدایی حالت‌های فردی
- نمایندگی شهودی‌تر از منطق بازی
4. الگوی روش کارخانه ایجاد اشیاء را از استفاده آن‌ها جدا می‌کند
هدف این الگو این است که روشی برای ایجاد کلاس مشتق‌شده‌ای که می‌خواهیم بدون نیاز به مشخص کردن کلاس خاص در ماژول سطح بالا داشته باشیم.
ایجاد اشیاء انعطاف‌پذیر. الگوی روش کارخانه یک رابط برای ایجاد اشیاء فراهم می‌کند اما اجازه می‌دهد زیرکلاس‌ها تصمیم بگیرند که کدام کلاس را نمونه‌سازی کنند. این رویکرد کدی که از اشیاء استفاده می‌کند را از کدی که آن‌ها را ایجاد می‌کند جدا می‌کند و انعطاف‌پذیری بیشتری در ایجاد اشیاء فراهم می‌آورد.
افزایش قابلیت گسترش. با استفاده از کارخانه‌ها، انواع جدید اشیاء می‌توانند به بازی اضافه شوند بدون اینکه کد موجودی که از این اشیاء استفاده می‌کند تغییر کند. این کار افزودن ویژگی‌های جدید، دشمنان یا اقلام به بازی را آسان‌تر می‌کند بدون اینکه خطر بروز اشکال در سیستم‌های موجود وجود داشته باشد.
مزایای کلیدی:
- منطق متمرکز ایجاد اشیاء
- مدیریت آسان‌تر چرخه‌های حیات اشیاء
- پشتیبانی از تزریق وابستگی
- ساده‌سازی آزمایش از طریق ایجاد اشیاء شبیه‌سازی
5. الگوی پروتوتایپ امکان کپی و سفارشی‌سازی کارآمد اشیاء را فراهم می‌کند
الگوی پروتوتایپ به ما روشی برای کپی کردن یک کلاس بدون دانستن نوع واقعی آن کلاس می‌دهد.
کپی‌برداری کارآمد. الگوی پروتوتایپ امکان ایجاد اشیاء جدید را با کپی کردن اشیاء موجود به‌جای نمونه‌سازی آن‌ها از ابتدا فراهم می‌کند. این رویکرد می‌تواند کارآمدتر باشد، به‌ویژه برای اشیاء پیچیده با ویژگی‌های زیاد یا فرآیندهای اولیه زمان‌بر.
انعطاف‌پذیری در زمان اجرا. با استفاده از پروتوتایپ‌ها، بازی‌ها می‌توانند اشیاء را به‌طور پویا در زمان اجرا ایجاد و تغییر دهند. این ویژگی به‌ویژه برای ایجاد تنوع در موجودات بازی، مانند انواع مختلف دشمنان یا قدرت‌ها، بدون نیاز به وراثت گسترده یا منطق کارخانه پیچیده مفید است.
کاربردها در بازی‌ها:
- ایجاد چندین نمونه از اشیاء مشابه بازی
- پیاده‌سازی سیستم‌های ذخیره/بارگذاری با کپی کردن وضعیت بازی
- تولید محتوای تصادفی بر اساس اشیاء پروتوتایپ
- بهینه‌سازی ایجاد اشیاء در سناریوهای حساس به عملکرد
6. استخر اشیاء با استفاده مجدد از اشیاء عملکرد را بهبود می‌بخشد
استخر اشیاء مشابه است، اما به‌جای یک شیء، ما می‌خواهیم یک گروه (یا استخر) از اشیاء (یا نمونه‌ها) داشته باشیم که می‌توانیم در بقیه پروژه به آن‌ها ارجاع دهیم.
بهینه‌سازی عملکرد. استخرهای اشیاء مجموعه‌ای از اشیاء قابل استفاده مجدد را مدیریت می‌کنند و از بار اضافی ایجاد و تخریب مکرر اشیاء جلوگیری می‌کنند. این تکنیک به‌ویژه در بازی‌ها که در آن اشیاء کوتاه‌مدت زیادی به‌سرعت ایجاد و تخریب می‌شوند، مانند گلوله‌ها، ذرات یا اثرات موقتی، مفید است.
مدیریت حافظه. با استفاده مجدد از اشیاء به‌جای ایجاد اشیاء جدید، استخرهای اشیاء به کاهش تکه‌تکه شدن حافظه و استفاده کلی از حافظه کمک می‌کنند. این می‌تواند منجر به عملکرد پایدارتر شود، به‌ویژه در پلتفرم‌هایی با منابع محدود یا در شرایطی که تخصیص حافظه پرهزینه است.
ملاحظات پیاده‌سازی:
- پیش‌تخصیص اشیاء برای جلوگیری از هزینه‌های تخصیص در زمان اجرا
- مکانیزم‌های مناسب بازنشانی اشیاء برای اطمینان از وضعیت تمیز هنگام استفاده مجدد
- تعادل اندازه استخر برای جلوگیری از استفاده بیش از حد از حافظه
- ملاحظات ایمنی رشته‌ای برای بازی‌های چندرشته‌ای
7. الگوی فرمان اقدام‌های رابط کاربری را از پیاده‌سازی آن‌ها جدا می‌کند
الگوی فرمان دقیقاً الگوی است که مشکل ما را حل می‌کند. هدف الگوی فرمان جدا کردن درخواست‌کننده یک عمل از شیء‌ای است که آن عمل را انجام می‌دهد.
طراحی رابط کاربری انعطاف‌پذیر. الگوی فرمان یک درخواست را به‌عنوان یک شیء محصور می‌کند و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا اشیاء را که عملیات را فراخوانی می‌کنند از اشیاء که این عملیات را انجام می‌دهند جدا کنند. این جداسازی به‌ویژه در طراحی رابط کاربری مفید است، جایی که امکان ایجاد رابط‌های کاربری انعطاف‌پذیر و قابل گسترش را فراهم می‌آورد.
عملکرد Undo/Redo. با نمایندگی از اقدامات به‌عنوان اشیاء، الگوی فرمان پیاده‌سازی عملکرد Undo و Redo را تسهیل می‌کند. هر شیء فرمان می‌تواند وضعیت مورد نیاز برای لغو اثرات خود را ذخیره کند و این کار را برای پیاده‌سازی سیستم‌های ویرایش یا تعامل پیچیده در بازی‌ها آسان‌تر می‌کند.
مزایا برای توسعه بازی:
- تغییر آسان نقشه‌برداری کنترل‌ها
- پشتیبانی از فرمان‌های ماکرو (دنباله‌ای از اقدامات)
- ساده‌سازی پیاده‌سازی سیستم‌های بازپخش
- جدا کردن عناصر رابط کاربری از منطق بازی
8. الگوی ناظر ارتباطات سست بین اشیاء را امکان‌پذیر می‌سازد
هدف الگوی ناظر تعریف یک رابطه یک به چند بین اشیاء است. وقتی وضعیت یک شیء تغییر می‌کند، تمام وابستگان آن مطلع می‌شوند.
معماری مبتنی بر رویداد. الگوی ناظر یک مکانیزم اشتراک‌گذاری را برای اطلاع‌رسانی به چندین شیء درباره رویدادهایی که برای شیء‌ای که آن‌ها را مشاهده می‌کنند، اتفاق می‌افتد، ایجاد می‌کند. این الگو در ایجاد سیستم‌های مبتنی بر رویداد که در توسعه بازی برای مدیریت ورودی کاربر، تغییرات وضعیت بازی و ارتباط بین اشیاء رایج است، بنیادی است.
جدا بودن وابستگی‌ها. با استفاده از الگوی ناظر، اشیاء می‌توانند بدون داشتن وابستگی‌های مستقیم با یکدیگر تعامل داشته باشند. این جداسازی باعث می‌شود که افزودن اشیاء مشترک جدید یا تغییر اشیاء موجود بدون تأثیر بر بقیه سیستم آسان‌تر شود و منجر به کدهای قابل نگهداری و قابل گسترش‌تر شود.
کاربردهای رایج در بازی‌ها:
- به‌روزرسانی عناصر رابط کاربری بر اساس تغییرات وضعیت بازی
- پیاده‌سازی سیستم‌های دستاورد
- مدیریت تعاملات و واکنش‌های اشیاء بازی
- ایجاد سیستم‌های هوش مصنوعی ماژولار که به تغییرات محیطی پاسخ می‌دهند
9. الگوی فلی‌وایت استفاده از حافظه را برای تعداد زیادی از اشیاء مشابه بهینه می‌کند
یک فلی‌وایت شیء مشترکی است که می‌تواند به‌طور همزمان در چندین زمینه استفاده شود.
بهینه‌سازی حافظه. الگوی فلی‌وایت با به اشتراک گذاشتن هر چه بیشتر داده‌ها با اشیاء مشابه، استفاده از حافظه را به حداقل می‌رساند. این الگو وضعیت ذاتی (مشترک) را از وضعیت خارجی (خاص به زمینه) یک شیء جدا می‌کند و به تعداد زیادی از اشیاء اجازه می‌دهد تا از یک مجموعه داده مشترک استفاده کنند.
بهبود عملکرد. با کاهش حجم حافظه اشیاء، الگوی فلی‌وایت می‌تواند به‌طور قابل توجهی عملکرد را در سناریوهایی که تعداد زیادی از اشیاء مشابه استفاده می‌شود، بهبود بخشد. این موضوع به‌ویژه در بازی‌ها برای عناصری مانند ذرات، کاشی‌ها در یک دنیای بزرگ بازی یا عناصر بصری تکراری مرتبط است.
استراتژی‌های پیاده‌سازی:
- شناسایی داده‌های مشترک و منحصر به فرد برای اشیاء بازی
- ایجاد کارخانه‌های کارآمد برای اشیاء فلی‌وایت
- مدیریت چرخه حیات داده‌های مشترک
- تعادل بین صرفه‌جویی در حافظه و پیچیدگی‌های احتمالی
10. درک اصول گرافیکی برای عملکرد بازی حیاتی است
حتی اگر بافر سه‌گانه به ما اجازه می‌دهد تا از پارگی جلوگیری کنیم و 60 فریم در ثانیه را حفظ کنیم، یک عامل مهم وجود دارد که باید قبل از تصمیم‌گیری برای استفاده از آن در نظر بگیرید.
مبانی خط لوله رندر. درک اصول اولیه نحوه رندر گرافیک، از جمله مفاهیمی مانند نرخ تازه‌سازی، Vsync و بافرهای فریم، برای بهینه‌سازی عملکرد بازی ضروری است. این دانش به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا تصمیمات آگاهانه‌ای درباره تکنیک‌های رندر و تعادل‌های عملکردی بگیرند.
پیامدهای عملکرد. رویکردهای رندر مختلف، مانند Vsync و بافر سه‌گانه، می‌توانند تأثیر قابل توجهی بر عملکرد بازی و تجربه بازیکن داشته باشند. توسعه‌دهندگان باید بین کیفیت بصری، پاسخ‌دهی ورودی و ثبات نرخ فریم تعادل برقرار کنند هنگام انتخاب استراتژی‌های رندر.
ملاحظات کلیدی:
- تعادل بین نرخ فریم و کیفیت بصری
- مدیریت تأخیر ورودی و پاسخ‌دهی
- درک تأثیر فناوری‌های مختلف نمایش
- بهینه‌سازی رندر برای پلتفرم‌های سخت‌افزاری هدف
11. پیروی از بهترین شیوه‌های کدنویسی به بازی‌های قابل نگهداری‌تر منجر می‌شود
صرف زمان برای خواندن و اشکال‌زدایی کد شما در ابتدا کند است. با این حال، هر چه بیشتر کد خود را بهبود ببخشید، آسان‌تر و سریع‌تر می‌شود.
خوانایی کد. اتخاذ بهترین شیوه‌ها در کدنویسی، مانند نام‌گذاری مناسب، فرمت‌بندی منظم و استفاده مناسب از نظرات، به‌طور قابل توجهی خوانایی کد را بهبود می‌بخشد. این کار فهم، نگهداری و اشکال‌زدایی کد را برای توسعه‌دهندگان آسان‌تر می‌کند و منجر به چرخه‌های توسعه کارآمدتر می‌شود.
قابلیت نگهداری و مقیاس‌پذیری. کد به‌خوبی ساختاربندی شده که از الگوها و شیوه‌های established پیروی می‌کند، قابل نگهداری و مقیاس‌پذیری بیشتری دارد. این موضوع به‌ویژه در توسعه بازی اهمیت دارد، جایی که پروژه‌ها معمولاً در طول زمان تکامل می‌یابند و ممکن است نیاز به به‌روزرسانی یا گسترش مکرر داشته باشند.
بهترین شیوه‌ها برای توسعه بازی:
- استفاده مؤثر از سیستم‌های کنترل نسخه
- نوشتن کد خود مستند با نام‌گذاری واضح
- پیاده‌سازی مدیریت خطا و ثبت وقایع منظم
- بازسازی منظم کد برای بهبود ساختار و کارایی
- استفاده از بازبینی کد و برنامه‌نویسی جفتی برای به اشتراک‌گذاری دانش و شناسایی مشکلات در مراحل اولیه
آخرین به‌روزرسانی::
نقد و بررسی
کتاب الگوها و بهترین شیوه‌های توسعه بازی به طور کلی نظرات مثبتی را دریافت کرده و میانگین امتیاز آن ۳.۸۹ از ۵ است. خوانندگان از پوشش الگوهای طراحی و تکنیک‌های مهم، به ویژه مدل شیء مؤلفه‌ای، قدردانی می‌کنند. این کتاب همچنین به مبانی گرافیک و کیفیت کد می‌پردازد. با این حال، برخی به تمرکز بر زبان C++ و گنجاندن الگوی سینگلتون انتقاد کرده‌اند. در حالی که این کتاب اطلاعات مفیدی ارائه می‌دهد، خوانندگان آن را خوب اما نه استثنایی می‌دانند و به نکات مثبت و منفی در رویکردش به مفاهیم توسعه بازی اشاره می‌کنند.
