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theme: smartblue

原文链接： https://medium.com/flutter/i-o-pinball-powered-by-flutter-and-firebase-d22423f3f5d

本次 Google I/O 与 Flutter 团队合作，重新构想了一款使用 Flutter 和 Firebase 构建的经典弹球游戏，以下是如何在 Flame 游戏引擎的帮助下在 Web 实现 I/O Pinball。

游戏开发要点

对于 puzzles 或者文字类游戏，基于 Flutter 构建的 2D 游戏引擎Flame 实现会是一个不错的虚啊嗯。

I/O Pinball 使用了 Flame 的开箱即用功能，例如动画、物理、碰撞检测等，同时还利用了 Flutter framework 的基础内容，如果可以使用 Flutter 构建应用程序，那么其实你已经具备使用 Flame 构建游戏所需的基础。

Game loop

在传统 App 中，通常屏幕在视觉上是静态的，直到有来自用户的事件或交互，对于游戏这一情况正好相反——UI 需要不断更新，游戏状态会不断发生变化。

Flame 提供了一个游戏 Widget，它在内部管理游戏的 loop，以便 UI 不断以高性能的方式刷新。

该 Game 包含游戏组件和逻辑的实现，它们被传递到 GameWidget 树中，在 I/O Pinball 中，游戏 loop 对球在赛场上的位置和状态做出反应，是球与物体发生碰撞或脱离比赛时应用必要的效果。

@override
void update(double dt) {
  super.update(dt);  final direction = -parent.body.linearVelocity.normalized();
  angle = math.atan2(direction.x, -direction.y);
  size = (_textureSize / 45) * 
    parent.body.fixtures.first.shape.radius;
}
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使用 2D 组件渲染 3D 空间

构建 I/O Pinball 的挑战之一是弄清楚，如何仅使用 2D 元素创建 3D 效果。

组件会通过排序以确定它们在屏幕上的呈现方，例如当球在斜坡上发射时，球的所在的层级顺序增加，因此它看起来在斜坡的顶部。

球、柱塞、触脚和 Chrome Dino 都是具有动态主体的元素，它们受到游戏世界物理效果的影响。

球也会根据其在棋盘上的位置而改变大小。随着球移动到棋盘的顶部，它的大小会缩小，以显得离用户的视角更远。此外，球上的重力根据弹球机的角度进行调整，使球在斜坡上落得更快。

/// Scales the ball's body and sprite according to its position on the board.
class BallScalingBehavior extends Component with ParentIsA<Ball> {
  @override
  void update(double dt) {
    super.update(dt);
    final boardHeight = BoardDimensions.bounds.height;
    const maxShrinkValue = BoardDimensions.perspectiveShrinkFactor;    final standardizedYPosition = parent.body.position.y +   (boardHeight / 2);
    final scaleFactor = maxShrinkValue +
        ((standardizedYPosition / boardHeight) * (1 - maxShrinkValue));parent.body.fixtures.first.shape.radius = (Ball.size.x / 2) * scaleFactor;final ballSprite = parent.descendants().whereType<SpriteComponent>();
    if (ballSprite.isNotEmpty) {
      ballSprite.single.scale.setValues(
        scaleFactor,
        scaleFactor,
      );
    }
  }
}
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Forge 2D 物理

I/O Pinball 十分依赖于 Flame 团队维护的 forge2d 包，这个包将开源的Box2D 物理引擎移植到 Dart 中，以便它可以轻松地与 Flutter 集成。forge2d 为游戏的物理特性提供动力，例如运动场上物体 ( Fixtures) 之间的碰撞检测。

forge2D 允许在发生碰撞时进行监听 Fixtures ，然后我们添加ContactCallbacks 以便在 Fixtures 在两个元素之间发生联系时收到通知。

例如，当球（带有 Fixture 和 CircleShape）与保险杠（带有 Fixture 和 EllipseShape）接触时得分会增加,在这些回调中，我们可以准确地设置接触开始和结束的位置，这样当两个元素相互接触时，就会发生碰撞。

@override
Body createBody() {
  final shape = CircleShape()..radius = size.x / 2;
  final bodyDef = BodyDef(
    position: initialPosition,
    type: BodyType.dynamic,
    userData: this,
  );  return world.createBody(bodyDef)
    ..createFixtureFromShape(shape, 1);
}
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Sprite sheet animations

弹球游戏场上有一些元素，如 Android、Dash、Sparky 和 Chrome Dino，它们都是有动画效果。

对于这些，我们使用 sprite sheets，它包含在带有 SpriteAnimationComponent ，对于每个元素都有一个文件，其中包含不同方向的图像、文件中的帧数以及帧之间的时间。

使用这些数据，SpriteAnimationComponent 在 Flame 内将所有图像循环编译在一起，从而使元素看起来具有动画效果。

final spriteSheet = gameRef.images.fromCache(
  Assets.images.android.spaceship.animatronic.keyName,
);const amountPerRow = 18;
const amountPerColumn = 4;
final textureSize = Vector2(
  spriteSheet.width / amountPerRow,
  spriteSheet.height / amountPerColumn,
);
size = textureSize / 10;animation = SpriteAnimation.fromFrameData(
  spriteSheet,
  SpriteAnimationData.sequenced(
    amount: amountPerRow * amountPerColumn,
    amountPerRow: amountPerRow,
    stepTime: 1 / 24,
    textureSize: textureSize,
  ),
);
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带有 Firebase 实时结果的排行榜

I/O Pinball 排行榜实时显示全球玩家的最高分，用户还可以将他们的分数分享到 Twitter 和 Facebook。

这里使用 Firebase Cloud Firestore 来跟踪前十名的分数并获取它们以显示在排行榜上，当新分数写入排行榜时，Cloud Function会按降序排列分数，并删除当前不在前十名中的任何分数。

/// Acquires top 10 [LeaderboardEntryData]s.
Future<List<LeaderboardEntryData>> fetchTop10Leaderboard() async {
  try {
    final querySnapshot = await _firebaseFirestore
      .collection(_leaderboardCollectionName)
      .orderBy(_scoreFieldName, descending: true)
      .limit(_leaderboardLimit)
      .get();
    final documents = querySnapshot.docs;
    return documents.toLeaderboard();
  } on LeaderboardDeserializationException {
    rethrow;
  } on Exception catch (error, stackTrace) {
    throw FetchTop10LeaderboardException(error, stackTrace);
  }
}
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Web

与传统 App 相比，构建响应式游戏可能更间谍，其中弹球游戏场只需要缩放到设备的大小，对于 I/O Pinball，我们会根据用户设备的大小以固定比例进行缩放。

这可确保坐标系始终相同，无论显示尺寸如何，这对于确保组件在设备间一致显示和交互非常重要。

I/O Pinball 也适用于 Mobile 或 PC 浏览器：

• 在移动浏览器上用户可以点击启动按钮开始播放，也可以点击屏幕的左右两侧来控制相应的脚蹼；
• 在桌面浏览器上，用户可以使用键盘来发射球并控制脚蹼；

代码库架构

pinball 代码库遵循分层架构，每个功能都在自己的文件夹中，游戏逻辑也与该项目中的视觉组件分离，这确保我们可以独立于游戏逻辑轻松更新视觉元素，反之亦然。

弹球的主题取决于用户在开始游戏之前选择的角色，主题由 CharacterThemeCubit 控制，根据角色选择，更新球的颜色、背景和其他元素。

/// {@template character_theme}
/// Base class for creating character themes.
///
/// Character specific game components should have a getter specified here to
/// load their corresponding assets for the game.
/// {@endtemplate}
abstract class CharacterTheme extends Equatable {
  /// {@macro character_theme}
  const CharacterTheme();/// Name of character.
  String get name;/// Asset for the ball.
  AssetGenImage get ball;/// Asset for the background.
  AssetGenImage get background;/// Icon asset.
  AssetGenImage get icon;/// Icon asset for the leaderboard.
  AssetGenImage get leaderboardIcon;/// Asset for the the idle character animation.
  AssetGenImage get animation;@override
  List<Object> get props => [
        name,
        ball,
        background,
        icon,
        leaderboardIcon,
        animation,
      ];
}
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I/O Pinball 游戏状态由 flame_bloc 处理，这是一个将 bloc 与 Flame 组件连接起来的包。

例如，我们用 flame_bloc 跟踪剩余的游戏轮数、通过游戏获得的任何奖金以及当前的游戏得分。

此外， Widget 树的顶部还有一个 Widget ，其中包含加载页面的逻辑，包括如何玩游戏的说明，我们还遵循behavioral pattern，根据其组件封装和隔离游戏功能的某些元素，例如保险杠在被球击中时会发出声音，所以我们实现了BumperNoiseBehavior 类来处理这个问题。

class BumperNoiseBehavior extends ContactBehavior {
  @override
  void beginContact(Object other, Contact contact) {
    super.beginContact(other, contact);
    readProvider<PinballPlayer>().play(PinballAudio.bumper);
  }
}
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代码库还包含各种的单元、小部件和测试。有时测试游戏会带来一些新的挑战，因为单个组件可能有多个职责，这使得它们很难单独测试。所以我们对 flame_test 包进行了许多改进。

组件沙箱

I/O Pinball 十分依赖 Flame 组件来实现弹球体验，代码库附带一个组件沙箱，类似于UI 组件库。在开发游戏时，这是一个有用的工具，因为它允许开发者单独开发游戏组件，并确保它们在将它们集成到游戏中之前的外观和行为符合预期。

下一步是什么

首先看看你能不能在I/O Pinball中获得高分！该代码在此 GitHub 中是开源的，欢迎密切关注排行榜，并在社交媒体上分享你的分数！