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SpriteKit游戏开发点滴［6］使用物理引擎（上），spritekit游戏开发
/*说在前面，
两天前的情人节一如既往平平淡淡地过了，本来这篇博客打算在那天写的，到了那天反而没了心情。
一年前的情人节，自己做了《极客鸡丁》，还号称如果哪一天玩家见到了《极客鸡丁2》，那么就说明作者我脱光了。
自己来念研究生只有两个目标，一个是追到本科时候喜欢的那位姑娘，一个是单款游戏突破百万下载，自从第一个目标破碎后，就再也提不起精神了，毕竟自己的研究生目标注定是不能及格了...
今年的情人节通宵在b站看了凉子姐姐的《三角迷踪》，非常喜欢剧里的伴奏，现在还在听着那首“cocoon”停不下来。
Spritekit的物理引擎自己准备通过三篇博客进行介绍。
第一篇博客主要通过栗子介绍SKPhysicsBody的基本属性和用法，会特别提到物理引擎和Sprite 的动作结合的问题。
我们先来看物理引擎是如何起作用的：
在游戏的一个更新周期里，系统主要分四个步骤进行处理：&
1.系统先调用用户重写的Update方法更新游戏的逻辑，
2.系统自动处理Sprite的动作（SKAction），留下didEvaluateActions方法供开发者重写需要在Sprite动作处理完成后才能执行的更新逻辑，
3.系统自动处理物理元素间的物理模拟，留下didSimulatePhysics方法供开发者重写需要在物理模拟完成后才能执行的更新逻辑，
4.系统自动处理物理元素间的“约束”，留下...(同上，你懂的～)
这里要强调的是，Spritekit的物理计算是在动作（Action）计算完成后才开始的。
我们开始上手吧（Xcode 6.1.1，iPhone5S模拟）
-&新建一个iOS的SpriteKit通用项目名为UsePhysics.
-&设置竖屏（如何设置参见［设置竖屏］）
-&将类GameViewController的内容替换为下面的内容：（关于如何适配屏幕，参见［适配屏幕］）
class GameViewController: UIViewController {
override func viewDidLoad() {
super.viewDidLoad()
let scene = GameScene(size:CGSize(width: 1536, height: 2048)) //适配屏幕大小
let skView = self.view as SKView
skView.showsPhysics = true
//显示物理模拟信息
skView.showsFPS = true
skView.showsNodeCount = true
skView.ignoresSiblingOrder = true
scene.scaleMode = .AspectFill
//适配屏幕的模式
skView.presentScene(scene)
override func prefersStatusBarHidden() -& Bool { //隐藏系统标题栏
return true
}这里注意，将skView的showsPhysics设置为true，这样就会显示物理模拟的信息。
-&将类GameScene的内容替换为：
class GameScene: SKScene {
var playableRect:CGRect!
override func didMoveToView(view: SKView) {
//---------- 设置适配屏幕的游戏有效区域 ---------//
var tempWidth = size.height/16.0*9.0
var tempMargin = (size.width-tempWidth)/2.0
playableRect = CGRect(x: tempMargin, y: 0, width: tempWidth, height: size.height)
//---------- 显示游戏有效区域 ----------//
let playableArea = SKShapeNode(rect: playableRect)
playableArea.strokeColor = SKColor.redColor()
playableArea.lineWidth = 10
addChild(playableArea)
backgroundColor = SKColor.grayColor()
override func touchesBegan(touches: NSSet, withEvent event: UIEvent) {
for touch: AnyObject in touches {
let location = touch.locationInNode(self)
override func update(currentTime: CFTimeInterval) {
}其中playableRect是为了适配屏幕的游戏有效区域，可以看到在iPhone5S和iPhone4S下游戏运行的效果：
-&接下来将游戏元素添加到场景中：（分别为Sand.png , Bullet.png , Floor.png , FloorMask.png 和 Circle.png 将它们拖入到项目中）
&&& &&&&&&&&
在GameScene中添加游戏元素的定义：
//---------- 游戏元素 ----------//
var floorElement:SKSpriteNode!
//旋转的水管
var circleElement:SKSpriteNode!
var bulletElement:SKSpriteNode!
//射出的小鸟
var bulletBoxElement:SKSpriteNode! //底部的水管再didMoveToView的底部添加如下内容：
let centerX:CGFloat = size.width / 2
let centerY:CGFloat = size.height / 2
floorElement = SKSpriteNode(imageNamed: &Floor&)
floorElement.position = CGPoint(x: centerX, y: centerY + 300)
floorElement.zPosition = 1 //底层
circleElement = SKSpriteNode(imageNamed: &Circle&)
circleElement.position = CGPoint(x: centerX, y: centerY)
circleElement.zPosition = 2 //floor之上
bulletElement = SKSpriteNode(imageNamed: &Bullet&)
bulletElement.position = CGPoint(x: centerX, y: 300)
bulletElement.zPosition = 0 //最底层
//BulletBox
bulletBoxElement = SKSpriteNode(imageNamed: &Floor&)
bulletBoxElement.position = CGPoint(x: centerX, y: 0)
bulletBoxElement.zPosition = 1 //bullet之上
//添加到Scene
addChild(floorElement)
addChild(circleElement)
addChild(bulletElement)
addChild(bulletBoxElement)显示的效果如下：
-&休息一下呗～现在基本上布置好了地毯，热乎乎的物理模拟即将开始～
-&设置环境的物理边界，在didMoveToView底部添加：
self.physicsBody = SKPhysicsBody(edgeLoopFromRect: playableRect)
physicsBody其实就是代表该物体进行物理运算的对象，这里的物理边界通过了一个矩形进行实例化。
打开SKPhysicsBody，可以看到其定义：
init(circleOfRadius r: CGFloat) -& SKPhysicsBody
init(circleOfRadius r: CGFloat, center: CGPoint) -& SKPhysicsBody
init!(rectangleOfSize s: CGSize) -& SKPhysicsBody
init!(rectangleOfSize s: CGSize, center: CGPoint) -& SKPhysicsBody
init!(polygonFromPath path: CGPath!) -& SKPhysicsBody
init(edgeFromPoint p1: CGPoint, toPoint p2: CGPoint) -& SKPhysicsBody
init(edgeChainFromPath path: CGPath!) -& SKPhysicsBody
init(edgeLoopFromPath path: CGPath!) -& SKPhysicsBody
init(edgeLoopFromRect rect: CGRect) -& SKPhysicsBody
init!(texture: SKTexture!, size: CGSize) -& SKPhysicsBody
init!(texture: SKTexture!, alphaThreshold: Float, size: CGSize) -& SKPhysicsBody
init(bodies: [AnyObject]) -& SKPhysicsBody可以看出，SKPhysicsBody可以
通过边长初始化圆形边界；
通过矩形的大小初始化矩形边界；
通过纹理蒙板初始化纹理边界；
通过形状路径初始化形状边界；
值得一说的是通过纹理初始化纹理边界（会在后面提到）
-&为了观看物理效果，我们不妨在物理世界中添加一些沙子吧～
在GameScene中添加属性rand100，用于获取随机数：
//随机数 （0，100］
var rand100 : CGFloat
return 1 + CGFloat(arc4random()%100)
}在GameScene中添加方法spawnSand，用于随机产生沙子：
func spawnSand()
var sand = SKSpriteNode(imageNamed: &Sand&)
sand.name = &sand&
sand.position = CGPoint(x: playableRect.minX + rand100 * playableRect.width / 100, y: rand100 * playableRect.height / 100)
sand.physicsBody = SKPhysicsBody(circleOfRadius: 5.0)
//添加物理引擎前设置不随便，设置物理属性后就随便
sand.setScale(3)
sand.physicsBody?.restitution = 0.5 //反弹力 默认 0.2
sand.physicsBody?.density = 10.0 //密度 默认 1
sand.physicsBody?.friction = 0.5 //摩擦力 默认 0.2
sand.physicsBody?.dynamic = true //动态性
sand.physicsBody?.usesPreciseCollisionDetection = false //启用精确冲突检测
sand.physicsBody?.linearDamping = 0.1 //线速度阻尼运动 默认0.1 angularDamping
sand.physicsBody?.affectedByGravity = true //是否受重力影响
sand.physicsBody?.mass = 0.5
println(&sand \(sand.physicsBody?.mass)&)
addChild(sand)
}最后在didMoveToView底部添加：
for i in 1...300
spawnSand()
}此时运行程序就可以看到：
见到沙子自然地堆在底部，是不是很有安全感～
在spawnSand方法里列举了常见的物理属性：
restitution就是物体碰撞后剩余的能量的百分比，取值区间为［0，1］，默认值为0.2；（如果取值大于1的话，就会发现沙子越碰越猛，都碰出去了...）
density是物体的密度，默认为1；
mass为物体的质量，默认根据物体的面积大小计算得到；
friction为摩擦系数，取值为［0，1］，默认为0.2；
dynamic为物体的“动态性”。例如scene的physicsbody的dynamic为静态的，像固定的墙那样，不会因为受力而移动（但是能用Action或者直接修改Position令其移动），而沙子的动态性则为动态的。
usePreciseCollisionDetection，号称是启动精确碰撞检测。实际上如果在一帧中一个物体的运动速度过快，可能会直接穿过另一个物体，为了避免这种情况，可以启用该功能，但是付出的性能代价比较大。
affectByGravity是是否受重力影响。
大家不妨自己试着修改一下这些属性的值，看看会发生什么样的变化。
其实这里我想介绍的是这两行代码：
sand.physicsBody = SKPhysicsBody(circleOfRadius: 5.0)
//添加物理引擎前设置不随便，设置物理属性后就随便
sand.setScale(3)如果我们先为元素添加物理模拟，然后修改它的大小，那么物体物理边界随之变化（这是正确的）
如果我们先修改了物体的大小，然后再为其添加物理模拟，物体的物理边界还是原始的大小（这是错误的）
所以请记住——添加物理模拟前，不要随便设置元素的大小！（这个问题算不上bug，但是用起来不舒服，希望后面的SpriteKit版本能更精致些fix掉它;不过这样做却能得到不错的特殊效果）
-&接下来为几个游戏元素添加相应的物理模拟：（再didMoveToView底部添加如下代码）
let floorMask = SKTexture(imageNamed: &FloorMask&)
floorElement.physicsBody = SKPhysicsBody(texture: floorMask, size: floorMask.size())
floorElement.physicsBody?.dynamic = false
circleElement.physicsBody = SKPhysicsBody(circleOfRadius: 300.0)
circleElement.physicsBody?.dynamic = false
bulletBoxElement.physicsBody = SKPhysicsBody(rectangleOfSize: bulletBoxElement.size)
bulletBoxElement.physicsBody?.dynamic = false
bulletElement.physicsBody = SKPhysicsBody(rectangleOfSize: bulletElement.size)
bulletElement.physicsBody?.dynamic = true
-&现在这仅仅是一个有物理模拟的场景，还不能与玩家进行交互，于是我们进行这样的设定——点击屏幕，小鸟（bullet）向上跳跃（获得一个向上的动量），重写TouchBegin方法：
override func touchesBegan(touches: NSSet, withEvent event: UIEvent) {
bulletElement.physicsBody?.applyImpulse(CGVector(dx: 0, dy: 500))
}运行程序，是不是现在可以随意地跳跃了？（糟糕，原本是想做成射击，现在情不自禁在做成flappy *ird）
-&现在的场景还不够酷炫，这里要让floor绕circle旋转，关于旋转和AnchorPoint的详细介绍见［旋转&AnchorPoint］，这里我们需要这样做：
在GameScene中添加方法RotateByPoint，这个方法使element绕point点旋转rad个弧度
func RotateByPoint(element:SKNode,point:CGPoint,radio:CGFloat)
let tempPos = element.position
let resultX = point.x + (tempPos.x - point.x) * cos(radio) - (tempPos.y - point.y) * sin(radio)
let resultY = point.y + (tempPos.x - point.x) * sin(radio) + (tempPos.y - point.y) * cos(radio)
element.position.x = resultX
element.position.y = resultY
}然后重写Update方法：
override func update(currentTime: CFTimeInterval) {
let rotateSpeed = CGFloat(M_PI / 120)
RotateByPoint(floorElement, point: circleElement.position, radio: rotateSpeed)
floorElement.zRotation += rotateSpeed
}运行程序就可以看到不断旋转的水管和bird了，等等，这不是...
-&预知后续，请看下篇博客～
等等，现在管子虽然旋转，但是很显然不匀速，而且其实这篇博客最想要介绍的是SKAction和物理计算之间有什么关系和影响的。
下面的是这篇博客的代码总结（对上面的内容还进行了一些修改）
GameScene.swift
UsePhysics
Created by samurai54 on 15/2/16.
Copyright (c) 2015年 JiNG. All rights reserved.
import SpriteKit
class GameScene: SKScene {
//---------- 游戏元素 ----------//
var floorElement:SKSpriteNode!
//旋转的水管
var circleElement:SKSpriteNode!
var bulletElement:SKSpriteNode!
//射出的小鸟
var bulletBoxElement:SKSpriteNode! //底部的水管
var lastRotation:CGFloat = 0.0
var deltaRotation:CGFloat = 0.0
//随机数 （0，100］
var rand100 : CGFloat
return 1 + CGFloat(arc4random()%100)
var playableRect:CGRect!
func spawnSand()
var sand = SKSpriteNode(imageNamed: &Sand&)
sand.name = &sand&
sand.position = CGPoint(x: playableRect.minX + rand100 * playableRect.width / 100, y: rand100 * playableRect.height / 100)
sand.physicsBody = SKPhysicsBody(circleOfRadius: 5.0)
//添加物理引擎前设置不随便，设置物理属性后就随便
sand.setScale(3)
sand.physicsBody?.restitution = 0.5 //反弹力 默认 0.2
sand.physicsBody?.density = 10.0 //密度 默认 1
sand.physicsBody?.friction = 0.5 //摩擦力 默认 0.2
sand.physicsBody?.dynamic = true //动态性
sand.physicsBody?.usesPreciseCollisionDetection = false //启用精确冲突检测
sand.physicsBody?.linearDamping = 0.1 //线速度阻尼运动 默认0.1 angularDamping
sand.physicsBody?.affectedByGravity = true //是否受重力影响
sand.physicsBody?.mass = 0.5
println(&sand \(sand.physicsBody?.mass)&)
addChild(sand)
override func didMoveToView(view: SKView) {
//---------- 设置适配屏幕的游戏有效区域 ---------//
var tempWidth = size.height/16.0*9.0
var tempMargin = (size.width-tempWidth)/2.0
playableRect = CGRect(x: tempMargin, y: 0, width: tempWidth, height: size.height)
//---------- 显示游戏有效区域 ----------//
let playableArea = SKShapeNode(rect: playableRect)
playableArea.strokeColor = SKColor.redColor()
playableArea.lineWidth = 10
addChild(playableArea)
backgroundColor = SKColor.grayColor()
let centerX:CGFloat = size.width / 2
let centerY:CGFloat = size.height / 2
floorElement = SKSpriteNode(imageNamed: &Floor&)
floorElement.position = CGPoint(x: centerX, y: centerY + 300)
floorElement.zPosition = 1 //底层
circleElement = SKSpriteNode(imageNamed: &Circle&)
circleElement.position = CGPoint(x: centerX, y: centerY)
circleElement.zPosition = 2 //floor之上
bulletElement = SKSpriteNode(imageNamed: &Bullet&)
bulletElement.position = CGPoint(x: centerX, y: 1600)
bulletElement.zPosition = 0 //最底层
//BulletBox
bulletBoxElement = SKSpriteNode(imageNamed: &Floor&)
bulletBoxElement.position = CGPoint(x: centerX, y: 0)
bulletBoxElement.zPosition = 1 //bullet之上
//添加到Scene
addChild(floorElement)
addChild(circleElement)
addChild(bulletElement)
addChild(bulletBoxElement)
//添加物理模拟
self.physicsBody = SKPhysicsBody(edgeLoopFromRect: playableRect)
for i in 1...300
spawnSand()
let floorMask = SKTexture(imageNamed: &FloorMask&)
floorElement.physicsBody = SKPhysicsBody(texture: floorMask, size: floorMask.size())
floorElement.physicsBody?.dynamic = false
/*--------------- 会发生啥呢 -------------*/
//floorElement.physicsBody?.dynamic = true
//floorElement.physicsBody?.affectedByGravity = false
circleElement.physicsBody = SKPhysicsBody(circleOfRadius: 300.0)
circleElement.physicsBody?.dynamic = false
bulletBoxElement.physicsBody = SKPhysicsBody(rectangleOfSize: bulletBoxElement.size)
bulletBoxElement.physicsBody?.dynamic = false
bulletElement.physicsBody = SKPhysicsBody(rectangleOfSize: bulletElement.size)
bulletElement.physicsBody?.dynamic = true
floorElement.runAction(SKAction.repeatActionForever(SKAction.rotateByAngle(CGFloat(M_PI*2), duration: 4)))
override func touchesBegan(touches: NSSet, withEvent event: UIEvent) {
bulletElement.physicsBody?.applyImpulse(CGVector(dx: 0, dy: 300))
override func update(currentTime: CFTimeInterval) {
override func didEvaluateActions() {
deltaRotation = floorElement.zRotation - lastRotation
lastRotation = floorElement.zRotation
RotateByPoint(floorElement, point: CGPoint(x: size.width/2, y: size.height/2), radio: deltaRotation)
override func didSimulatePhysics() {
bulletElement.position.x = size.width/2
bulletElement.zRotation = CGFloat(M_PI/2)
func RotateByPoint(element:SKNode,point:CGPoint,radio:CGFloat)
let tempPos = element.position
let resultX = point.x + (tempPos.x - point.x) * cos(radio) - (tempPos.y - point.y) * sin(radio)
let resultY = point.y + (tempPos.x - point.x) * sin(radio) + (tempPos.y - point.y) * cos(radio)
element.position.x = resultX
element.position.y = resultY
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Swift的宇宙战机游戏SpriteKit
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源码语言：简体中文
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运行环境：/Xcode 4.3, iOS 5.0
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第1章 Swift开发环境的搭建 1 1.1 下载Xcode 1 1.2 关于Mac操作系统 3 第2章 Swift语法速读 4 2.1 基础知识 4 2.1.1 变量与常量 4 2.1.2 注释 5 2.1.3 整数 5 2.1.4 浮点数 5 2.1.5 类型推测 5 2.1.6 数值型类型转换 5 2.1.7 布尔值 6 2.1.8 元组 6 2.1.9 可选类型 7 2.1.10 断言 8 2.2 基本运算符 9 2.2.1 赋值运算符 9 2.2.2 数值运算 9 2.2.3 自增（自减）运算 9 2.2.4 复合赋值 9 2.2.5 比较运算 10 2.2.6 三元运算符号 10 2.2.7 区间 10 2.2.8 逻辑运算 10 2.2.9 括号优先级 11 2.3 字符串和字符 11 2.3.1 字符串 11 2.3.2 字符 11 2.4 集合类型 13 2.4.1 数组 13 2.4.2 字典 14 2.5 流程控制 16 2.5.1 for循环 16 2.5.2 while循环 17 2.5.3 条件语句 18 2.5.4 控制转移语句 21 2.6 函数 21 2.7 闭包 24 2.8 枚举 24 2.9 类和结构体 25 2.10 属性 26 2.11 方法 29 2.12 下标 30 2.13 继承 32 2.14 构造过程 34 2.15 析构过程 36 2.16 自动引用计数 36 2.17 可选链 37 2.18 类型转换 38 2.19 类型嵌套 40 2.20 扩展 41 2.21 协议 43 2.22 泛型 45 2.23 访问控制 45 2.24 高级运算符 46 第3章 基础UIKit控件概览 49 3.1 创建工程及基本操作 49 3.1.1 创建Single View Application工程 49 3.1.2 基本操作 51 3.2 Button（按钮） 57 3.2.1 Button控件的基本属性 57 3.2.2 Button实例：各类按钮 59 3.3 Label 60 3.3.1 Label控件的基本属性 61 3.3.2 Label实例：各类文本标签 62 3.4 TextField 63 3.4.1 文本框控件的属性 63 3.4.2 实例：登录界面 64 3.4.3 实例：加法计算器 66 3.5 TextView 68 3.5.1 多行文本框的属性 68 3.5.2 实例：自定义选择内容后的菜单 69 3.6 Switch 70 3.6.1 文本框控件的属性 70 3.6.2 Switch控制TextView的可编辑属性 71 3.7 SegmentedControl 72 3.7.1 Segmented Control的属性 72 3.7.2 Segmented Control实例 73 3.8 ImageView 75 3.8.1 图像控件的基本属性 75 3.8.2 图像控件实例 75 3.9 ProgressView 78 3.9.1 进度条控件的属性 78 3.9.2 进度条控件的实例 78 3.10 ActivityIndicator View 79 3.10.1 环形进度条的基本属性 80 3.10.2 环形进度条实例 80 3.11 Slider 82 3.11.1 拖动条的基本属性 82 3.11.2 实例：拖动条控制图片透明度 82 3.12 AlertView 84 3.12.1 警告框的基本属性 84 3.12.2 实例：各式各样的警告框 84 3.13 ActionSheet 88 3.13.1 底部警告框的基本属性 88 3.13.2 底部警告框的实例 88 3.14 DatePicker 89 3.14.1 日期选择器的基本属性 89 3.14.2 日期选择器的实例 90 3.15 PickerView 91 3.15.1 选择器的一些属性 91 3.15.2 选择器的实例 91 3.16 Stepper 96 3.16.1 步进器器的一些属性 96 3.16.2 实例：属性加点器 96 3.17 WebView 98 3.17.1 网页视图控件的一些属性 98 3.17.2 实例：迷你网页浏览器 99 3.18 Toolbar与Bar Button Item 100 3.18.1 工具条的一些属性 100 3.18.2 Bar Button Item的一些属性 101 3.18.3 工具条的实例 102 3.19 TableView 103 3.19.1 TableView的一些属性 103 3.19.2 TableView的一个简单例子 1
摘要与插图
4.2 基本变量和更新函数
当我们完成了界面的设置，就要思考一下代码方面怎么编写。我们从主界面上看到我们需要一个目标数字，我们用targetValue来储存它。还需要一个变量用来记录滑块拖动的位置，用来和targetValue作比较，这个变量我们命名为currentValue。从主界面上，我们看到还需要两个变量用来存储总分数和总回合数，我们可以将它们命名为score和round。 //目标数字 var targetValue :Int = 0 //拖到的数字 var currentValue :Int = 0 //总分数 var score :Int = 0 //总回合数 var round = 0 目标数字每个回合随机生成，范围是1至100的整数。 需要写一个函数用来生成目标数字和更新界面上的targetLabel，scoreLabel，roundLabel的数字。
//界面显示更新函数 func updateLabels(){ //目标值 targetValue = Int(1 + arc4random()%100) //给界面上的目标label赋值 targetLabel!.text = String(targetValue) //给总分label赋值 scoreLabel!.text = String(self.score) //回合数+1 round++ //给总回合数label赋值 roundLabel!.text = String(self.round) //重置滑块的值 slider!.value = 50 } arc4random()这个全局函数会生成9位数的随机整数，对它100取模（%）运算就会得到0至99的之间的随机数，加上1就得到了1至100的随机数。 这时候我们可以来运行一下程序看看效果，因为程序一启动就开始要有个目标值，所以我们的updateLabels函数在viewDidLoad函数内就要运行一次，viewDidLoad函数就是在界面加载完毕的时候运行的函数，代码如下： override func viewDidLoad() { super.viewDidLoad() //首次运行时生成目标值并更新labels updateLabels(); }
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