《InsideUE4》-5-GamePlay架构（四）Pawn
《InsideUE4》-5-GamePlay架构（四）Pawn
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我像是一颗棋
进退任由你决定
我不是你眼中唯一将领
却是不起眼的小兵
引言
欢迎来到GamePlay架构章节的下半部分！
在上一篇的内容里，我们谈到了UE的3D游戏世界是由Object->Actor+Component->Level->World->WorldContext->GameInstance->Engine来逐渐层层构建而成的。那么从这下半章节开始，我们就将要开始逐一分析，UE是如何在每一个对象层次上表达游戏逻辑的。和分析对象节点树一样，我们也将采用自底向上的方法，从最原始简单的对象开始。
首先需要明确的是，本部分接下来要讲述的UE的GamePlay逻辑框架部分，只是讨论UE的设计思想和理念，并不是表示其在所有其他游戏引擎中是最优最完美的方案，同时当然也不是开发人员务必遵守的金科玉律，你依然可以也应该根据自己实际情况灵活变通。UE经过了很多权衡设计和历史进化，最后选择了该设计方案，一方面和对象层级相辅相成，另一方面也提供了足够的自由度可以供你腾挪。
实现一个游戏业务功能的方式有多种，你应该尽量妥善的权衡你当前的现实情况，考虑生产效率、维护性、功能实现、易理解、性能等等多种因素，然后选择你认为最恰当的方式。如果你当前在制作一个快速原型Demo，你大可以简单粗暴，我也不赞成时刻谨遵教条主义一定要分层拆分如何如何；而如果是面对一个正式的比较大型项目，随着规模的扩大，我们就得利用清晰的概念来帮助我们减轻心智负担。UE作为一个老牌的经历了十几年风风雨雨的游戏引擎，也当然有它的一套GamePlay哲学。我们选择了UE，接受了在UE的工作流之下工作，如果我们能比较好的理解它的概念和思想，就能更加的“顺”着它的思路，得心应手海阔任鱼跃。而如果我们“逆”着这个框架来搞自己的一套，一是不免有无法充分利用UE的嫌疑，二也是以UE的庞大和根深错节难免让你碰一头灰费力不讨好。
Note1：虽然本部分会涉及到游戏的业务逻辑编写部分，但并不打算详细讨论AI（BehaviorTree，Navigation等）。AI也是一个很大的话题，值得专门开个大章节讨论，我们现在不应该委屈她。
Note2：本部分也不会细讨论输入事件的处理，游戏逻辑确实一大部分是由输入事件驱动起来的，不过我们此时只是简单聊一下概念，后续会有章节再细讨论输入事件的路由流程。
Note3：联机游戏的游戏逻辑自然也是非常重要的，但为了简化本章节的概念，所以网络联机的逻辑同步等也都不会涉及。留待后续网络章节再好好的阐述。
Component
Actor可以说是由Component组成的，所以Component其实是我们对象树里最底层的员工了。在UE里，Component表达的是“功能”的概念。比如说你要实现一个可以响应的WASD移动的功能，或者是VR里抓取的功能，甚至是嵌套另一个Actor的功能，这些都是一个个组件。正确理解“功能”和“游戏业务逻辑”的区分是理解Component的关键要点。
所以我们在这一个层级上要编写的逻辑，是实现一个个“与特定游戏无关”的功能。理想情况下，等你的一个游戏完成，你那些已经实现完成的Components是可以无痛迁移到下一个游戏中用的。换言之，一旦你发现你在Component中含有游戏的业务逻辑代码，这就是所谓的“Bad Smell”了，要警惕游戏架构是否恰当，是否没有很清晰的概念划分。
Actor
如果说UE是一个大国家的话，那Actor无疑就是人口最大的民族了。StaticMeshActor，CameraActor……我们天天口里嚷嚷的也都是它。和Unity的Prefab对应的，在UE里我们用的最多的也是BlueprintActor了，我们也常常自定义我们的Actor子类来组装其他Component和Actor，然后再编写一些协作逻辑代码，就似乎完成了一个骁勇善战的特种兵，接下来就可以撒豆成兵般的往Level中扔了。
用的越广泛越多，往往错的也越多。似乎是受到了一种朴素的子承父业的精神感染，也或许是我们的面向对象编程都学得太好的缘故，我们都非常倾向于直接在Actor里堆砌逻辑。右键一个BlueprintActor，刚添加完Component，就立马撸起袖子来，Event、Function和Variable一个个罗列开来，噼里啪啦无不快活！但是且慢，这是最好的方式了吗？让我们一路带着这个问题，试着从UE角度去推演一下，重走一下Actor进化之路。在本章节旅程的终点，我保证，我们可以比较清楚的回答这个问题。
其实所有的游戏引擎在构建完节点树之后，都会面临这么一个问题，我的游戏逻辑写在哪里？
有的原始的如Cocos2dx懒得想那么多，干脆就直接码在Node里面得了，所以你翻看Cocos2dx的源码你就会经常发现它的逻辑和表现往往是交杂在一起的，简单直接暴力美学，面向对象继承玩得溜。而面向组合阵营的领军Unity则干脆就把Component思想再应用极致一点，我的逻辑为什么不能也是一个组件？所以Unity里的ScriptComponent也是这种组合思想的体现，模型统一架构优雅，MonoBehavior立大功了！但是在一个Component（ScriptComponent）里去操作管理其他的Components，本身却其实并不是那么优雅，因为有些Component之上的协调管理的事务，从层次上来说，应该放在更高的一个概念上实现。UE在思考这个问题时，却是感觉有些理想主义，颇有些C++的理念，力求不为你不需要的东西付代价，宁愿有时候折衷，也想保住最优性能。UE的架构中也大量应用了各种继承，有些继承链也能拉得很长，同时一方面也吸纳了组合的优点，我们也能见到UE的源码中类的成员变量也是组合了好多其他对象。所以接下来的该介绍的就是UE综合应用这两种思想的设计产物。面向对象派生下来的Pawn和Character，支持组合的Controller们。
Pawn
那么第二个至关重要的的问题是，哪些Actor需要附加逻辑？
在游戏中，我们之所以会觉得一个角色生动，是因为它会响应我们的交互，并给出恰当的反应。而我们所谓的游戏业务逻辑，实际上编写的就是该如何对玩家的输入提供反馈。同样，一个Actor想要变得“生动”，就得有响应外部输入的能力，否则就只是自动运转麻木的机器人。但是在一个比较大型的3D游戏中，Actor有千千万万，然后并不是所有的Actor都需要和玩家互动，得宠的能直接面圣和玩家互动的Actor也是比较少的。我们经常都只是操作我们的“角色”，让“角色”和场景里的其他物体互动。比如FPS游戏里我们操作的主角或者是FlappyBird里的那只小鸟。所以从这一点上来看，UE中Actor就立马又可以划分出一个类别了，这些Actor们可谓是玩家们的宠儿，它们是玩家们的亲卫兵，对，它的名字就是Pawn!
同其他AInfo一样，UE也是从Actor中再派生出了APawn，并定义了3块基本的模板方法接口：
- 可被Controller控制
- PhysicsCollision表示
- MovementInput的基本响应接口
为了更好理解这个概念，让我们看一下用搜索引擎搜一下Pawn得到的图：
没错，Pawn的英文翻译过来可以是兵卒，所以如果把UE游戏看作是一场棋盘上的游戏的话，那这些Pawn就可以看作是在UE的3D世界中玩家可以操纵的棋子，而其他的Actor则可以构成棋盘等。如果是人机对战的话，对方玩家是机器AI，同样需要控制Pawn棋子。所以Pawn就是那些可以被玩家（你或AI）控制的Actor！再考察到UE是做FPS游戏起家的，所以你可以想象这个Pawn就相当于战场里最基本的士兵的表示。一个士兵在战场中首先需要表达自身的存在（PhysicsCollision），可以移动（MovementInput），然后可以响应输入和处理逻辑（Controller），有了这三个基本要素，运用你的想象力，你就可以大概构想出一个被玩家控制的“兵卒”的模样和概念了。
要非常清楚一点的是，Actor是我们用来表示3D游戏中对象的，所以Pawn继承于Actor，概念的重点是在于更清楚的去表示，而不是重点在于Pawn被当作逻辑的载体，就像棋子本身只能简单的表达出出个棋子，但是该如何走还是得再靠外部的Controller机制。你也可以想象成提线木偶，那个木偶就是Pawn，而提线的是Controller。Pawn表达的最关键点是可被玩家操纵的能力。因为UE从FPS进化过来的关系，所以附带的物理表示和移动也一并加了进去，应该也是为了方便的缘故。就像我知道Damage这种业务逻辑部分按照纯粹性来说是不应该出现在引擎的代码里的，但是Actor里就是这么加上了，用的时候也确实能得到便利。游戏引擎是个工程，而不是科学研究，有时候确实模块划分也不是那么纯粹。
思考：为何Actor也能接受Input事件？
我上述的对Pawn的描述可能会让你觉得，似乎Pawn既然就是用来被玩家控制的，那么理所当然的我们应该在Pawn上同时实现对输入的接受。但我们会发现实际上EnableInput接口却是在Actor上的，同时InputComponent也是在Actor里面的，意味着实际上你也可以在Actor上绑定处理输入事件。官方的输入事件处理流程图也是表明了这一点：
（暂时不用细研究这个图，我们以后会再次见到的。）
我们在此暂不细讨论输入流程为何如此设计，只谈谈该如何理解这一事实。首先应该不难理解输入的处理功能可以实现化出InputComponent，而“输入”的种类也有很多(按键、摇杆、触摸和陀螺仪等等)，我们也不能确定和分类哪些Actor的子类该接受哪些种类的输入事件；同时又因为Actor也是由Component组件化组装而成的，UE不可能为了输入的处理就改变Component的组织方式，所以还不如泛泛的在Actor的基类里提供InputComponent的集成，这样反而保证了灵活性。
理解这个问题的要点在于正确区分“输入响应”和“逻辑控制”。比如说WASD移动，Actor拥有最基本的输入响应，它可以响应WASD的按键事件。但是按键了之后呢？该如何移动？Pawn就定义了一个基本的MovementInput套路，相当于把WASD的输入响应再往前包装处理了一步。而“逻辑控制”指的是更高层上的比如寻路或自动巡逻等行为。
作为GamePlay中至关重要的一个逻辑概念，让我再罗嗦强调一遍应该不为过吧。Pawn实现的是“可被控制”的概念。因为“被控制了”之后经常要被移动（UE对FPS是真爱啊），所以Pawn就索性把移动的接口也定义了一下（当然，为了灵活性，内部转交给MovementComponent再处理），既然能移动了，但也不能随便在地图里乱走吧，所以碰撞（物理表示）看来也是需要的啊，好吧，那就加上，齐活了。
DefaultPawn，SpectatorPawn，Character
让我一口气介绍下面这三位：
DefaultPawn
因为我们每次想自己搞Pawn都得从Pawn派生过来，然后再一个个添加组件。UE知道我们大家都很懒，所以提供了一个默认的Pawn：DefaultPawn，默认带了一个DefaultPawnMovementComponent、spherical CollisionComponent和StaticMeshComponent。也是上述Pawn阐述过的三件套，只不过都是默认套餐。
SpectatorPawn
UE的FPS做的太好了，就会有一些观众想要观战。观战的玩家们虽然也在当前地图里，但是我们并不需要真正的去表示它们，只要给他们一些摄像机“漫游”的能力。所以派生于DefaultPawn的SpectatorPawn提供了一个基本的USpectatorPawnMovement（不带重力漫游），并关闭了StaticMesh的显示，碰撞也设置到了“Spectator”通道。
Character
因为我们是人，所以在游戏中，代入的角色大部分也都是人。大部分游戏中都会有用到人形的角色，既然如此，UE就为我们直接提供了一个人形的Pawn来让我们操纵。
像人一样行走的CharacterMovementComponent， 尽量贴合的CapsuleComponent，再加上骨骼上蒙皮的网格。同样的三件套，不一样的配方。
有些人一开始的时候会困惑应该选择Pawn还是Character，其实从继承体系中就可以了解到Character只不过是Pawn的加强特化版本。一般来说，如果你控制的角色是人形的带骨骼的，那就选择Character吧。而如果是VR中的一双手（假设只有一双手），因为移动模式和显示都算不太上人形，顶多只能算是个漂浮的“幽灵”，所以还是用Pawn方便些。后期如果你想加上人形模型和IK了，那么再把Mesh替换成SkeletalMesh也就行了。Pawn因为是基础款，所以提供了最大的灵活性。
总结
本篇主要探讨了从Actor到Pawn的分化过程，请读者们也好好自己体会一下这一过程中UE的设计和思量。一个游戏引擎对3D游戏世界的抽象是建立在很多概念之上的，UE的逻辑和实现也都是基于对这些概念的实现和封装。而如果读者你并不清晰理解这些概念，那么就很难正确的应用和组织游戏的逻辑各个部分。本系列教程一如开篇所说，并不会教你应用的各种技巧，而把重点放在讨论UE背后的各种概念，这些才是让我们的头脑保持清晰的关键之处。
因为在下笔力有限，很遗憾，我们心心念念的Controller只好留待下篇了。我在谈Pawn的时候，因为Pawn和Controller是那么紧密的关联着，所以也不得不事先一再的剧透提到Controller。但Controller作为GamePlay逻辑的最最重要的一个载体，可探讨的点也非常的多，所以留待下篇吧。
敬请期待下篇：GamePlay架构（五）Controller
引用
知乎专栏：InsideUE4
UE4深入学习QQ群: 456247757(非新手入门群，请先学习完官方文档和视频教程)
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