E-Book, Deutsch, 400 Seiten
Reihe: mitp Professional
Nystrom Design Patterns für die Spieleprogrammierung
1., 2015
ISBN: 978-3-95845-091-2
Verlag: mitp Verlags GmbH & Co.KG
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
E-Book, Deutsch, 400 Seiten
Reihe: mitp Professional
ISBN: 978-3-95845-091-2
Verlag: mitp Verlags GmbH & Co.KG
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Robert Nystrom arbeitet seit acht Jahren bei Electronic Arts, der weltweit führenden Firma auf dem Gebiet der digitalen interaktiven Unterhaltung. Das Unternehmen ist bekannt für Blockbuster-Marken wie Die Sims, Madden NFL, Battlefield und Dragon Age.
Zielgruppe
Alle Spieleprogrammierer
Autoren/Hrsg.
Weitere Infos & Material
1;Cover;1
2;Titel;3
3;Impressum;4
4;Inhaltsverzeichnis;7
5;Danksagungen;17
6;Teil I: Einführung;19
6.1;Kapitel 1: Architektur, Performance und Spiele;27
6.1.1;1.1 Was ist Softwarearchitektur?;27
6.1.1.1;1.1.1 Was zeichnet eine gute Softwarearchitektur aus?;28
6.1.1.2;1.1.2 Wie nimmt man Änderungen vor?;28
6.1.1.3;1.1.3 Inwiefern hilft eine Entkopplung?;30
6.1.2;1.2 Zu welchem Preis?;30
6.1.3;1.3 Performance und Geschwindigkeit;32
6.1.4;1.4 Das Gute an schlechtem Code;33
6.1.5;1.5 Ein ausgewogenes Verhältnis finden;34
6.1.6;1.6 Einfachheit;35
6.1.7;1.7 Fang endlich an!;37
7;Teil II: Design Patternsneu überdacht;39
7.1;Kapitel 2: Command (Befehl);41
7.1.1;2.1 Eingabekonfiguration;42
7.1.2;2.2 Regieanweisungen;45
7.1.3;2.3 Rückgängig und Wiederholen;47
7.1.4;2.4 Klassen ohne Funktionen?;51
7.1.5;2.5 Siehe auch ...;53
7.2;Kapitel 3: Flyweight (Fliegengewicht);55
7.2.1;3.1 Den Wald vor lauter Bäumen nicht sehen;55
7.2.2;3.2 Tausend Instanzen;58
7.2.3;3.3 Das Flyweight-Pattern;58
7.2.4;3.4 Ein Ort, um Wurzeln zu schlagen;59
7.2.5;3.5 Und die Performance?;64
7.2.6;3.6 Siehe auch ...;65
7.3;Kapitel 4: Observer (Beobachter);67
7.3.1;4.1 Erzielte Leistungen;67
7.3.2;4.2 Funktionsweise;69
7.3.2.1;4.2.1 Der Observer;69
7.3.2.2;4.2.2 Das Subjekt;70
7.3.2.3;4.2.3 Beobachtung der Physik-Engine;72
7.3.3;4.3 »Das ist zu langsam!«;73
7.3.3.1;4.3.1 Oder ist es doch zu schnell?;74
7.3.4;4.4 »Zu viele dynamische Allokationen«;74
7.3.4.1;4.4.1 Verkettete Observer;75
7.3.4.2;4.4.2 Ein Pool von Listenknoten;79
7.3.5;4.5 Verbleibende Schwierigkeiten;79
7.3.5.1;4.5.1 Subjekte und Observer löschen;80
7.3.5.2;4.5.2 Keine Sorge, der Garbage Collector erledigt das schon;81
7.3.5.3;4.5.3 Was geht hier vor?;82
7.3.6;4.6 Heutige Observer;83
7.3.7;4.7 Zukünftige Observer;84
7.4;Kapitel 5: Prototype (Prototyp);87
7.4.1;5.1 Das Design Pattern Prototype;87
7.4.1.1;5.1.1 Wie gut funktioniert es?;91
7.4.1.2;5.1.2 Spawn-Funktionen;91
7.4.1.3;5.1.3 Templates;92
7.4.1.4;5.1.4 First-Class-Typen;93
7.4.2;5.2 Eine auf Prototypen beruhende Sprache;93
7.4.2.1;5.2.1 Self;93
7.4.2.2;5.2.2 Wie ist es gelaufen?;96
7.4.2.3;5.2.3 Was ist mit JavaScript?;97
7.4.3;5.3 Prototypen zur Datenmodellierung;99
7.5;Kapitel 6: Singleton;103
7.5.1;6.1 Das Singleton-Pattern;103
7.5.1.1;6.1.1 Beschränkung einer Klasse auf eine Instanz;103
7.5.1.2;6.1.2 Bereitstellung eines globalen Zugriffspunkts;104
7.5.2;6.2 Gründe für die Verwendung;105
7.5.3;6.3 Gründe, die Verwendung zu bereuen;107
7.5.3.1;6.3.1 Singletons sind globale Variablen;108
7.5.3.2;6.3.2 Das Pattern löst zwei Probleme, selbst wenn es nur eins gibt;109
7.5.3.3;6.3.3 Die späte Initialisierung entzieht Ihnen die Kontrolle;110
7.5.4;6.4 Verzicht auf Singletons;112
7.5.4.1;6.4.1 Wird die Klasse überhaupt benötigt?;112
7.5.4.2;6.4.2 Nur eine Instanz einer Klasse;114
7.5.4.3;6.4.3 Bequemer Zugriff auf eine Instanz;115
7.5.5;6.5 Was bleibt dem Singleton?;118
7.6;Kapitel 7: State (Zustand);119
7.6.1;7.1 Altbekanntes;119
7.6.2;7.2 Zustandsautomaten erledigen das;123
7.6.3;7.3 Enumerationen und Switch-Anweisungen;124
7.6.4;7.4 Das State-Pattern;127
7.6.4.1;7.4.1 Das Interface für den Zustand;128
7.6.4.2;7.4.2 Klassen für alle Zustände;128
7.6.4.3;7.4.3 An den Zustand delegieren;129
7.6.5;7.5 Wo sind die Zustandsobjekte?;130
7.6.5.1;7.5.1 Statische Zustände;130
7.6.5.2;7.5.2 Instanziierte Zustandsobjekte;131
7.6.6;7.6 Eintritts- und Austrittsaktionen;132
7.6.7;7.7 Wo ist der Haken?;134
7.6.8;7.8 Nebenläufige Zustandsautomaten;134
7.6.9;7.9 Hierarchische Zustandsautomaten;136
7.6.10;7.10 Kellerautomaten;138
7.6.11;7.11 Wie nützlich sind sie?;139
8;Teil III: Sequenzierungsmuster (Sequencing Patterns);141
8.1;Kapitel 8: Double Buffer (Doppelter Buffer);143
8.1.1;8.1 Motivation;143
8.1.1.1;8.1.1 Computergrafik kurz und bündig;143
8.1.1.2;8.1.2 Erster Akt, erste Szene;145
8.1.1.3;8.1.3 Zurück zur Grafik;146
8.1.2;8.2 Das Pattern;146
8.1.3;8.3 Anwendbarkeit;147
8.1.4;8.4 Konsequenzen;147
8.1.4.1;8.4.1 Der Austausch selbst kostet Zeit;147
8.1.4.2;8.4.2 Zwei Framebuffer belegen mehr Arbeitsspeicher;147
8.1.5;8.5 Beispielcode;148
8.1.5.1;8.5.1 Nicht nur Grafik;151
8.1.5.2;8.5.2 Künstliche Unintelligenz;151
8.1.5.3;8.5.3 Gebufferte Ohrfeigen;155
8.1.6;8.6 Designentscheidungen;156
8.1.6.1;8.6.1 Wie werden die Buffer ausgetauscht?;157
8.1.6.2;8.6.2 Wie fein ist der Buffer untergliedert?;158
8.1.7;8.7 Siehe auch ...;159
8.2;Kapitel 9: Game Loop (Hauptschleife);161
8.2.1;9.1 Motivation;161
8.2.1.1;9.1.1 Interview mit einer CPU;161
8.2.1.2;9.1.2 Ereignisschleifen;162
8.2.1.3;9.1.3 Eine aus dem Takt geratene Welt;163
8.2.1.4;9.1.4 Sekunden pro Sekunde;164
8.2.2;9.2 Das Pattern;164
8.2.3;9.3 Anwendbarkeit;164
8.2.4;9.4 Konsequenzen;165
8.2.4.1;9.4.1 Abstimmung mit der Ereignisschleife des Betriebssystems;165
8.2.5;9.5 Beispielcode;166
8.2.5.1;9.5.1 Die Beine in die Hand nehmen;166
8.2.5.2;9.5.2 Ein kleines Nickerchen;166
8.2.5.3;9.5.3 Ein kleiner und ein großer Schritt;167
8.2.5.4;9.5.4 Aufholjagd;169
8.2.5.5;9.5.5 In der Mitte hängen geblieben;171
8.2.6;9.6 Designentscheidungen;173
8.2.6.1;9.6.1 Stammt die Game Loop aus Ihrer Feder oder benutzen Sie die der Plattform?;173
8.2.6.2;9.6.2 Wie handhaben Sie die Leistungsaufnahme?;174
8.2.6.3;9.6.3 Wie steuern Sie die Spielgeschwindigkeit?;175
8.2.7;9.7 Siehe auch ...;176
8.3;Kapitel 10: Update Method (Aktualisierungsmethode);177
8.3.1;10.1 Motivation;177
8.3.2;10.2 Das Pattern;180
8.3.3;10.3 Anwendbarkeit;180
8.3.4;10.4 Konsequenzen;181
8.3.4.1;10.4.1 Verkomplizierung durch Aufteilen des Codes in einzelne Frames;181
8.3.4.2;10.4.2 Der Zustand muss gespeichert werden, um im nächsten Frame fortfahren zu können;181
8.3.4.3;10.4.3 Alle Objekte simulieren jeden Frame, aber nicht wirklich exakt gleichzeitig;182
8.3.4.4;10.4.4 Obacht bei der Modifizierung der Objektliste während der Aktualisierung;182
8.3.5;10.5 Beispielcode;184
8.3.5.1;10.5.1 Entity-Unterklassen?;186
8.3.5.2;10.5.2 Entities definieren;186
8.3.5.3;10.5.3 Zeitablauf;189
8.3.6;10.6 Designentscheidungen;190
8.3.6.1;10.6.1 Zu welcher Klasse gehört die update()-Methode?;190
8.3.6.2;10.6.2 Wie werden inaktive Objekte gehandhabt?;191
8.3.7;10.7 Siehe auch ...;192
9;Teil IV: Verhaltensmuster (Behavioral Patterns);193
9.1;Kapitel 11: Bytecode;195
9.1.1;11.1 Motivation;195
9.1.1.1;11.1.1 Wettkampf der Zaubersprüche;196
9.1.1.2;11.1.2 Daten > Code;196
9.1.1.3;11.1.3 Das Interpreter-Pattern;196
9.1.1.4;11.1.4 Faktisch Maschinencode;200
9.1.2;11.2 Das Pattern;201
9.1.3;11.3 Anwendbarkeit;201
9.1.4;11.4 Konsequenzen;201
9.1.4.1;11.4.1 Befehlsformat;202
9.1.4.2;11.4.2 Fehlender Debugger;203
9.1.5;11.5 Beispielcode;203
9.1.5.1;11.5.1 Eine zauberhafte API;203
9.1.5.2;11.5.2 Ein bezaubernder Befehlssatz;204
9.1.5.3;11.5.3 Eine Stackmaschine;206
9.1.5.4;11.5.4 Verhalten = Komposition;209
9.1.5.5;11.5.5 Eine virtuelle Maschine;212
9.1.5.6;11.5.6 Hexerwerkzeuge;213
9.1.6;11.6 Designentscheidungen;215
9.1.6.1;11.6.1 Wie greifen Befehle auf den Stack zu?;215
9.1.6.2;11.6.2 Welche Befehle gibt es?;216
9.1.6.3;11.6.3 Wie werden Werte repräsentiert?;217
9.1.6.4;11.6.4 Wie wird der Bytecode erzeugt?;220
9.1.7;11.7 Siehe auch ...;222
9.2;Kapitel 12: Subclass Sandbox (Unterklassen-Sandbox);223
9.2.1;12.1 Motivation;223
9.2.2;12.2 Das Pattern;225
9.2.3;12.3 Anwendbarkeit;226
9.2.4;12.4 Konsequenzen;226
9.2.5;12.5 Beispielcode;226
9.2.6;12.6 Designentscheidungen;229
9.2.6.1;12.6.1 Welche Operationen sollen bereitgestellt werden?;229
9.2.6.2;12.6.2 Sollen Methoden direkt oder durch Objekte, die sie enthalten, bereitgestellt werden?;231
9.2.6.3;12.6.3 Wie gelangt die Basisklasse an die benötigten Zustände?;232
9.2.7;12.7 Siehe auch ...;236
9.3;Kapitel 13: Type Object (Typ-Objekt);237
9.3.1;13.1 Motivation;237
9.3.1.1;13.1.1 Die typische OOP-Lösung;237
9.3.1.2;13.1.2 Eine Klasse für eine Klasse;239
9.3.2;13.2 Das Pattern;241
9.3.3;13.3 Anwendbarkeit;241
9.3.4;13.4 Konsequenzen;242
9.3.4.1;13.4.1 Typ-Objekte müssen manuell gehandhabt werden;242
9.3.4.2;13.4.2 Die Definition des Verhaltens der verschiedenen Typen ist schwieriger;242
9.3.5;13.5 Beispielcode;243
9.3.5.1;13.5.1 Typartiges Verhalten von Typ-Objekten: Konstruktoren;245
9.3.5.2;13.5.2 Gemeinsame Nutzung von Daten durch Vererbung;246
9.3.6;13.6 Designentscheidungen;250
9.3.6.1;13.6.1 Ist das Typ-Objekt gekapselt oder zugänglich?;250
9.3.6.2;13.6.2 Wie werden Typ-Objekte erzeugt?;251
9.3.6.3;13.6.3 Kann sich der Typ ändern?;252
9.3.6.4;13.6.4 Welche Formen der Vererbung werden unterstützt?;253
9.3.7;13.7 Siehe auch ...;254
10;Teil V: Entkopplungsmuster (Decoupling Patterns);255
10.1;Kapitel 14: Component (Komponente);257
10.1.1;14.1 Motivation;257
10.1.1.1;14.1.1 Der Gordische Knoten;258
10.1.1.2;14.1.2 Den Knoten durchschlagen;258
10.1.1.3;14.1.3 Unerledigtes;259
10.1.1.4;14.1.4 Wiederverwendung;259
10.1.2;14.2 Das Pattern;261
10.1.3;14.3 Anwendbarkeit;261
10.1.4;14.4 Konsequenzen;262
10.1.5;14.5 Beispielcode;262
10.1.5.1;14.5.1 Eine monolithische Klasse;263
10.1.5.2;14.5.2 Abspalten eines Bereichs;264
10.1.5.3;14.5.3 Abspalten der übrigen Bereiche;266
10.1.5.4;14.5.4 Robo-Bjørn;268
10.1.5.5;14.5.5 Ganz ohne Bjørn?;270
10.1.6;14.6 Designentscheidungen;272
10.1.6.1;14.6.1 Wie gelangt ein Objekt an seine Komponenten?;273
10.1.6.2;14.6.2 Wie kommunizieren die Komponenten untereinander?;273
10.1.7;14.7 Siehe auch ...;277
10.2;Kapitel 15: Event Queue (Ereigniswarteschlange);279
10.2.1;15.1 Motivation;279
10.2.1.1;15.1.1 Ereignisschleife der grafischen Benutzeroberfläche;279
10.2.1.2;15.1.2 Zentrale Ereignissammlung;280
10.2.1.3;15.1.3 Wie bitte?;281
10.2.2;15.2 Das Pattern;284
10.2.3;15.3 Anwendbarkeit;284
10.2.4;15.4 Konsequenzen;285
10.2.4.1;15.4.1 Eine zentrale Ereigniswarteschlange ist eine globale Variable;285
10.2.4.2;15.4.2 Den Boden unter den Füßen verlieren;285
10.2.4.3;15.4.3 Steckenbleiben in Rückkopplungsschleifen;286
10.2.5;15.5 Beispielcode;286
10.2.5.1;15.5.1 Ein Ring-Buffer;289
10.2.5.2;15.5.2 Anfragen zusammenfassen;293
10.2.5.3;15.5.3 Threads;294
10.2.6;15.6 Designentscheidungen;295
10.2.6.1;15.6.1 Was soll in die Warteschlange aufgenommen werden?;295
10.2.6.2;15.6.2 Wer darf lesend auf die Warteschlange zugreifen?;296
10.2.6.3;15.6.3 Wer darf schreibend auf die Warteschlange zugreifen?;298
10.2.6.4;15.6.4 Wie lang ist die Lebensdauer der Objekte in der Warteschlange?;299
10.2.7;15.7 Siehe auch ...;300
10.3;Kapitel 16: Service Locator (Dienstlokalisierung);301
10.3.1;16.1 Motivation;301
10.3.2;16.2 Das Pattern;302
10.3.3;16.3 Anwendbarkeit;302
10.3.4;16.4 Konsequenzen;303
10.3.4.1;16.4.1 Der Dienst muss auch tatsächlich lokalisiert werden können;303
10.3.4.2;16.4.2 Dem Dienst ist nicht bekannt, wer ihn nutzt;303
10.3.5;16.5 Beispielcode;304
10.3.5.1;16.5.1 Der Dienst;304
10.3.5.2;16.5.2 Der Dienstanbieter;304
10.3.5.3;16.5.3 Ein einfacher Service Locator;305
10.3.5.4;16.5.4 Ein leerer Dienst;306
10.3.5.5;16.5.5 Protokollierender Dekorierer;308
10.3.6;16.6 Designentscheidungen;310
10.3.6.1;16.6.1 Wie wird der Dienst lokalisiert?;310
10.3.6.2;16.6.2 Was geschieht, wenn die Lokalisierung des Dienstes scheitert?;312
10.3.6.3;16.6.3 Wer darf auf den Dienst zugreifen?;315
10.3.7;16.7 Siehe auch ...;316
11;Teil VI: Optimierungsmuster (Optimization Patterns);317
11.1;Kapitel 17: Data Locality (Datenlokalität);319
11.1.1;17.1 Motivation;319
11.1.1.1;17.1.1 Ein Datenlager;320
11.1.1.2;17.1.2 Eine Palette für die CPU;322
11.1.1.3;17.1.3 Daten = Performance?;323
11.1.2;17.2 Das Pattern;324
11.1.3;17.3 Anwendbarkeit;325
11.1.4;17.4 Konsequenzen;325
11.1.5;17.5 Beispielcode;326
11.1.5.1;17.5.1 Aneinandergereihte Arrays;326
11.1.5.2;17.5.2 Gebündelte Daten;331
11.1.5.3;17.5.3 Hot/Cold Splitting;335
11.1.6;17.6 Designentscheidungen;337
11.1.6.1;17.6.1 Wie wird Polymorphismus gehandhabt?;338
11.1.6.2;17.6.2 Wie werden Spielobjekte definiert?;339
11.1.7;17.7 Siehe auch ...;342
11.2;Kapitel 18: Dirty Flag (Veraltet-Flag);345
11.2.1;18.1 Motivation;345
11.2.1.1;18.1.1 Lokale Koordinaten und Weltkoordinaten;346
11.2.1.2;18.1.2 Gecachete Weltkoordinaten;347
11.2.1.3;18.1.3 Verzögerte Berechnung;348
11.2.2;18.2 Das Pattern;350
11.2.3;18.3 Anwendbarkeit;350
11.2.4;18.4 Konsequenzen;351
11.2.4.1;18.4.1 Nicht zu lange verzögern;351
11.2.4.2;18.4.2 Das Flag bei jedem Zustandswechsel ändern;352
11.2.4.3;18.4.3 Vorherige abgeleitete Daten verbleiben im Speicher;352
11.2.5;18.5 Beispielcode;353
11.2.5.1;18.5.1 Nicht-optimierte Traversierung;354
11.2.5.2;18.5.2 Let’s Get Dirty;355
11.2.6;18.6 Designentscheidungen;358
11.2.6.1;18.6.1 Wann wird das Dirty Flag gelöscht?;358
11.2.6.2;18.6.2 Wie feingranular ist Ihr »Dirty-Tracking«?;359
11.2.7;18.7 Siehe auch ...;360
11.3;Kapitel 19: Object Pool (Objektpool);361
11.3.1;19.1 Motivation;361
11.3.1.1;19.1.1 Der Fluch der Fragmentierung;361
11.3.1.2;19.1.2 Das Beste beider Welten;362
11.3.2;19.2 Das Pattern;363
11.3.3;19.3 Anwendbarkeit;363
11.3.4;19.4 Konsequenzen;363
11.3.4.1;19.4.1 Der Pool verschwendet möglicherweise Speicherplatz für ungenutzte Objekte;363
11.3.4.2;19.4.2 Es steht nur eine feste Anzahl von Objekten zur Verfügung;364
11.3.4.3;19.4.3 Die Objekte sind von fester Größe;365
11.3.4.4;19.4.4 Wiederverwendete Objekte werden nicht automatisch zurückgesetzt;365
11.3.4.5;19.4.5 Unbenutzte Objekte verbleiben im Arbeitsspeicher;366
11.3.5;19.5 Beispielcode;366
11.3.5.1;19.5.1 Eine kostenlose Liste;369
11.3.6;19.6 Designentscheidungen;372
11.3.6.1;19.6.1 Sind Objekte an den Pool gekoppelt?;372
11.3.6.2;19.6.2 Wer ist für die Initialisierung der wiederverwendeten Objekte verantwortlich?;374
11.3.7;19.7 Siehe auch ...;376
11.4;Kapitel 20: Spatial Partition (Räumliche Aufteilung);377
11.4.1;20.1 Motivation;377
11.4.1.1;20.1.1 Kampfeinheiten auf dem Schlachtfeld;377
11.4.1.2;20.1.2 Schlachtreihen zeichnen;378
11.4.2;20.2 Das Pattern;379
11.4.3;20.3 Anwendbarkeit;379
11.4.4;20.4 Konsequenzen;379
11.4.5;20.5 Beispielcode;380
11.4.5.1;20.5.1 Ein Bogen Millimeterpapier;380
11.4.5.2;20.5.2 Ein Gitternetz verketteter Einheiten;381
11.4.5.3;20.5.3 Betreten des Schlachtfeldes;383
11.4.5.4;20.5.4 Klirrende Schwerter;384
11.4.5.5;20.5.5 Vormarschieren;385
11.4.5.6;20.5.6 Um Armeslänge;386
11.4.6;20.6 Designentscheidungen;390
11.4.6.1;20.6.1 Ist die Aufteilung hierarchisch oder gleichmäßig?;390
11.4.6.2;20.6.2 Hängt die Zellengröße von der Verteilung der Objekte ab?;391
11.4.6.3;20.6.3 Werden die Objekte nur in den Zellen gespeichert?;393
11.4.7;20.7 Siehe auch ...;394
12;Stichwortverzeichnis;395
