将 Twiggery 用作 JavaME 游戏脚本语言
将 Twiggery 用作 JavaME 游戏脚本语言
引言
如今 移动开发似乎比以往任何时候都更受欢迎。我一直沉浸其中，并且自从我大学时代起就对此很感兴趣。我发现许多由脚本语言（如 Lua、Python、Ruby 等）驱动的 PC 应用程序展现出极大的灵活性和动态行为，但几乎没有什么能在移动平台上扮演类似脚本的角色，因为移动平台缺乏快速的 CPU、大量的 RAM 甚至足够的电池容量。这就是我的 Twiggery 脚本语言诞生的原因。
Twiggery 并非万能，而是领域特定的。您可以在此处找到更多关于 Twiggery 语法的信息并下载完整包。
本文将介绍如何编写一个带有 Twiggery 脚本接口的宿主应用程序，如何使用这些接口编写和编译 Twiggery 源代码为字节码，如何将字节码嵌入宿主中，最后是如何部署一个由 Twiggery 驱动的解决方案应用程序。我将以一个完整的井字棋游戏为例，包含规则检查和 AI 模拟。
背景
我假设您已经了解了一些 JavaME 编程的基础知识，但即使您不了解也没关系，因为我不会在本文中提及 JavaME 的惯用法。您将直接切入主题。
Twiggery 标准包中提供了基于 Java、C# 和 C++ 的 TVM（Twiggery 虚拟机）。令人难以置信的是，您只需继承一个 TVM 实现，就可以启动您的应用程序，不是吗？用几百行代码用 Objective-C、ActionScript、Python 等其他编程语言编写另一个实现也非常容易。
Using the Code
让我们分四步编写一个完整的井字棋游戏。当然，我们可以不使用任何脚本语言来构建一个游戏，那么我在这里絮絮叨叨是为了什么呢？答案是为了灵活性。我会在这方面轻松一些，如果您正在创建一个更复杂的游戏，具有“可选对话”、“任务”、“开关”等功能，您会发现使用 Twiggery 更加必要。
第一步。构建基本游戏框架
您应该知道脚本的运行速度比其原生的宿主编程语言慢。这意味着脚本语言更适合状态控制而不是密集计算。所以让我们用 Java 构建一个游戏框架，我们首先进行程序初始化、按键输入检查、渲染等。
游戏总是伴随着一个主循环。我会这样做
/**
* Main game loop
*/
public void run() {
int timeStep = 50;
while (true) {
long start = System.currentTimeMillis();
try {
if (!canvas.render()) { // Looping until user exits
destroyApp(true);
}
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
long end = System.currentTimeMillis();
int duration = (int) (end - start);
int d = timeStep - duration;
if (d > 0) { // Delay?
try {
Thread.sleep(d);
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
}
}
我会在 JavaME 中像这样启动那个循环作为线程
private TicTacToe canvas = null;
/**
* Entry point
*/
public void startApp() {
canvas = new TicTacToe();
Display.getDisplay(this).setCurrent(canvas);
Thread thread = new Thread(this);
thread.start();
}
会自动调用一个按键输入处理回调方法。我们会在其中处理光标移动和棋子放置，像这样
/**
* Process key events
* @param keyCode The key code got here
*/
protected void keyPressed(int keyCode) {
int keyState = getGameAction(keyCode);
int winner = logic.getWinner();
if (Logic.EMPTY == winner) { // Nobody wins
if (GameCanvas.FIRE == keyState) {
if (logic.getCell(cursorX, cursorY) == Logic.EMPTY) {
// Place a chessman of yours
logic.setCell(cursorX, cursorY, logic.getHolder());
logic.rule();
logic.turn();
// Not win?
if (Logic.EMPTY == logic.getWinner()) {
// Place a chessman of AI automatically
logic.ai();
logic.rule();
logic.turn();
}
}
} else {
// Process arrow keys
… // Make cursor movement
}
} else { // Somebody wins
// Press fire key to continue
if (GameCanvas.FIRE == keyState) {
logic.reset();
}
}
}
请注意，调用 logic.ai() 和 logic.rule() 会执行脚本，它们现在是空的，稍后会填入内容。
核心渲染方法会是这样的
/**
* Render all
* @return Keep on running if true, otherwise exit the game
*/
public boolean render() throws Exception {
// Clear scene
graphics.setColor(0xffffffff);
graphics.fillRect(0, 0, SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT);
{
// Render all
…
// Render cell grids
…
// Render chessmen
…
// Render cursor or information
…
// Render "Exit" text
…
}
// Flush!
flushGraphics(0, 0, SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT);
return running;
}
这里有一些最终的游戏屏幕截图，让我们先看看它们
第二步。编写脚本编程接口
游戏框架完成后，我们还需要制作一些脚本编程接口。这部分是用宿主编程语言完成的，并作为将游戏框架和脚本粘合在一起的胶水。
Twiggery 允许在虚拟机上运行编译后的字节码，这有一些优势
- 只需加载和执行，没有编译时间成本
- 内存占用更少
- 脚本源代码保护
- 可移植性
前两点对于移动设备尤其重要。
将有两种接口，一种是从宿主程序访问脚本，另一种是反向访问。
从宿主到脚本
TVM 提供了初始化、加载和执行方法，如果我们想调用一个编译后的脚本，我们所要做的就是将它们组合成一个函数，像这样
/**
* Call a rule script to check current composition
*/
public void rule() {
try {
String scriptFile = "/rule.tad"; // Compiled bytecode file
loadAsm(scriptFile);
runAsm();
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
/**
* Call a AI script to make a automatic move
*/
public void ai() {
try {
String scriptFile = "/ai.tad"; // Compiled bytecode file
loadAsm(scriptFile);
runAsm();
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
您可以像第一步中出现的那样，调用规则和 AI 脚本执行方法，如 logic.rule()、logic.ai() 。
从脚本到宿主
我们想向 Twiggery 暴露一些编程接口，以便我们可以通过脚本控制游戏框架。
接口列表可能是这样的
/**
* Make a function call
* Overridden from TVM
* @param funName Remote function name
* @param argCount Arguments count
*/
protected void call(String funName, int argCount) throws Exception {
if (funName.equals("abs")) {
abs();
} else if (funName.equals("int")) {
_int();
} else if (funName.equals("rnd")) {
rnd();
} else if (funName.equals("array_new")) {
array_new();
} else if (funName.equals("array_get")) {
array_get();
} else if (funName.equals("array_set")) {
array_set();
} else if (funName.equals("getCell")) {
getCell();
} else if (funName.equals("setCell")) {
setCell();
} else if (funName.equals("gameOver")) {
gameOver();
} else {
throw new Exception("Unknown function call");
}
}
/**
* Initialize a new array
*/
private void array_new() { … }
/**
* Get a value from a array unit
*/
private void array_get() { … }
/**
* Set a value to a array unit
*/
private void array_set() { … }
/**
* Get the absolute value of a number
*/
private void abs() { … }
/**
* Floor
*/
private void _int() { … }
/**
* Get a random number
*/
private void rnd() { … }
/**
* Get the state of a cell
*/
private void getCell() { … }
/**
* Set the state of a cell
*/
private void setCell() { … }
/**
* Set game over
*/
private void gameOver() { … }
请注意，“call”方法是从基类 TVM 覆盖的。当运行来自脚本的函数调用评估时，将调用此方法来决定应该执行哪个接口。
/**
* Get the state of a cell
* Args:
* 1) X index of a cell
* 2) Y index of a cell
* Return:
* A constant among WHITE, BLACK, EMPTY
*/
private void getCell() throws Exception {
int y = (int) popArgument();
int x = (int) popArgument();
int v = cells[x][y];
returnArgument((float) v);
}
参数是从左到右压栈的，这意味着它们是从右到左弹出的。如上所述，当我们从 Twiggery 调用“getCell”函数时，例如：c = getCell(1, 2)，我们将 1 然后 2 推入 TVM 堆栈，我们必须先弹出第二个参数，然后是第一个参数（在这里是 2 给 y，1 给 x）。最后，我们可以通过调用“returnArgument”将某个值返回给“c”。
第三步。编写和编译游戏脚本
在这一部分，我们将编写一些 Twiggery 代码，利用这些脚本接口来构建规则检查和 AI 脚本。实际上，第二步和第三步是循环迭代的，有时在编写任何脚本之前，我们都无法确定需要多少脚本接口。当我们发现需要使用一个尚未创建的接口时，我们可能会回到第二步并创建一个新的。
规则
在这个井字棋游戏中，我将用 Twiggery 脚本来检查谁赢得了游戏，像这样
function rule() { ' Twiggery code
' Consts
WHITE = 1;
BLACK = -1;
EMPTY = 0;
TIE = 2;
' Check diagonal lines
diagonal_0 = getCell(0, 0) + getCell(1, 1) + getCell(2, 2);
diagonal_1 = getCell(2, 0) + getCell(1, 1) + getCell(0, 2);
abs_diagonal_0 = abs(diagonal_0);
abs_diagonal_1 = abs(diagonal_1);
c = 0;
if(abs_diagonal_0 == 3) {
c = diagonal_0;
} elseif(abs_diagonal_1 == 3) {
c = diagonal_1;
}
if(c > 0) {
gameOver(WHITE);
return;
} elseif(c < 0) {
gameOver(BLACK);
return;
}
' Check columns and rows
for(j = 0 to 2) {
l = 0;
r = 0;
for(i = 0 to 2) {
l = l + getCell(i, j);
r = r + getCell(j, i);
}
al = abs(l);
ar = abs(r);
c = 0;
if(al == 3) {
c = l;
} elseif(ar == 3) {
c = r;
}
if(c > 0) {
gameOver(WHITE);
return;
} elseif(c < 0) {
gameOver(BLACK);
return;
}
}
' Tie
c = 0;
for(i = 0 to 2) {
for(j = 0 to 2) {
t = getCell(i, j);
if(t ~= 0) {
c = c + 1;
}
}
}
if(c == 9) {
gameOver(TIE);
}
}
AI
让我们做一个 AI
function ai() { ' Twiggery code
' Consts
WHITE = 1;
BLACK = -1;
EMPTY = 0;
TIE = 2;
' Initialize a array
array_new(8);
' Rows counting
i = getCell(0, 0) + getCell(1, 0) + getCell(2, 0);
array_set(0, i);
i = getCell(0, 1) + getCell(1, 1) + getCell(2, 1);
array_set(1, i);
i = getCell(0, 2) + getCell(1, 2) + getCell(2, 2);
array_set(2, i);
' Columns counting
i = getCell(0, 0) + getCell(0, 1) + getCell(0, 2);
array_set(3, i);
i = getCell(1, 0) + getCell(1, 1) + getCell(1, 2);
array_set(4, i);
i = getCell(2, 0) + getCell(2, 1) + getCell(2, 2);
array_set(5, i);
' Diagonal lines counting
i = getCell(0, 0) + getCell(1, 1) + getCell(2, 2);
array_set(6, i);
i = getCell(2, 0) + getCell(1, 1) + getCell(0, 2);
array_set(7, i);
' Search
found = false;
for(c = 2 to 1 step -1) {
for(i = 0 to 7) {
t = array_get(i);
t = abs(t);
if(t == c) {
found = true;
break;
}
}
if(found) {
break;
}
}
' Found a target cell
if(found) {
if(i >= 0 and i <= 2) { ' Rows
for(j = 0 to 2) {
t = getCell(j, i);
if(t == 0) {
setCell(j, i, BLACK);
return;
}
}
} elseif(i >= 3 and i <= 5) { ' Columns
k = i - 3;
for(j = 0 to 2) {
t = getCell(k, j);
if(t == 0) {
setCell(k, j, BLACK);
return;
}
}
} elseif(i == 6) { ' Diagonal \
for(j = 0 to 2) {
t = getCell(j, j);
if(t == 0) {
setCell(j, j, BLACK);
return;
}
}
} elseif(i == 7) { ' Diagonal /
for(j = 0 to 2) {
k = 2 - j;
t = getCell(k, j);
if(t == 0) {
setCell(k, j, BLACK);
return;
}
}
}
}
' Did not find any cell, choose one randomly
c = 0;
for(i = 0 to 2) {
for(j = 0 to 2) {
t = getCell(i, j);
if(t == 0) {
k = i + j * 3;
array_set(c, k);
c = c + 1;
}
}
}
r = rnd(0, c);
k = array_get(r);
i = k % 3;
j = k / 3;
j = int(j);
setCell(i, j, BLACK);
}
现在我们可以使用 CodeLeaf（在 Twiggery 开发包中提供）将这些脚本源文件编译成字节码，并将它们放在游戏框架可以访问的目录中。
第四步。制作可发布包
您可以像处理其他类型的数据文件一样处理编译后的 Twiggery 脚本。
在开发 JavaME 应用程序时，我总是将所有资源（图像、声音、数据文件）与编译后的 *.class 文件一起打包到单个 *.jar 包中，并且我倾向于对 Twiggery 字节码也这样做，尽管我可以将它们放在与 *.jar 包分开的其他目录中。如果您不是在开发 JavaME 而是其他平台，我建议您在这些平台上按照相应常规方式进行。
结论
我很高兴向您介绍这样一个面向移动开发的脚本语言，希望它能有所帮助。我邀请您在下方提出您的问题、建议和想法。我将尽力使其变得更好！感谢您的阅读！
历史
- 2010 年 8 月 30 日：修复了一些拼写错误
- 2010 年 8 月 27 日：首次发布