问题解析：全局变量的局限性
在开发基于javascript canvas的游戏时，一个常见挑战是如何管理多个游戏实体（如敌人、子弹等）的独立行为。当尝试使用全局变量来控制所有敌人的运动状态时，例如共享x_add和y_add这样的速度变量，会导致所有敌人表现出同步的行为。这意味着，当一个敌人触碰到边界并改变其运动方向时，所有其他敌人也会立即改变方向，即使它们并未触碰边界。这是因为所有敌人的运动逻辑都依赖于同一组全局变量，缺乏独立的状态管理。
为了实现每个敌人的独立运动轨迹，我们需要为每个敌人实例维护其私有的状态数据，包括位置、速度、颜色、尺寸等。
解决方案：面向对象与JavaScript类
解决上述问题的最佳方法是采用面向对象编程（OOP）思想，并利用JavaScript的class特性来创建敌人对象。一个class可以被看作是创建对象的蓝图，每个通过该类创建的实例（对象）都将拥有自己独立的数据属性和行为方法。
通过定义一个Enemy类，我们可以封装每个敌人的所有相关信息和操作：
- 属性（Properties）：例如x（横坐标）、y（纵坐标）、w（宽度）、h（高度）、c（颜色）、vx（水平速度）、vy（垂直速度）等。
- 方法（Methods）：例如draw()（绘制敌人）和update()（更新敌人状态，包括移动和边界检测）。
构建 Enemy 类
下面是一个Enemy类的基本结构及其方法的实现：
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class Enemy {
constructor(color, initialX, initialY, width = 40, height = 50) {
// 初始化敌人的属性
this.x = initialX !== undefined ? initialX : 50 + Math.random() * (canvas.width - width - 100);
this.y = initialY !== undefined ? initialY : 50 + Math.random() * (canvas.height - height - 100);
this.w = width;
this.h = height;
this.c = color; // 敌人的颜色
this.vx = 2; // 水平速度
this.vy = 2; // 垂直速度
}
draw() {
// 绘制敌人
ctx.fillStyle = this.c;
ctx.fillRect(this.x, this.y, this.w, this.h);
}
update() {
// 更新敌人位置并处理边界碰撞
if (this.x + this.w >= canvas.width) {
this.vx = -2; // 触右边界，反向
}
if (this.y + this.h >= canvas.height) {
this.vy = -2; // 触底边界，反向
}
if (this.y <= 0) {
this.vy = 2; // 触顶边界，反向
}
if (this.x <= 0) {
this.vx = 2; // 触左边界，反向
}
this.x += this.vx;
this.y += this.vy;
this.draw(); // 更新后立即绘制
}
}在constructor方法中，我们可以传入初始参数（如颜色、初始位置等），为每个敌人实例设置独特的起始状态。update方法则包含了每个敌人独立的移动逻辑和边界检测，确保它们在触碰Canvas边界时能够独立地改变方向。
管理与渲染多个敌人
为了在游戏中管理多个敌人，我们可以创建一个数组来存储Enemy类的所有实例。在游戏的动画循环中，遍历这个数组，并对每个敌人实例调用其update()方法。
// 获取Canvas元素及其2D渲染上下文
var canvas = document.getElementById("canvas");
var ctx = canvas.getContext("2d");
// 存储所有敌人实例的数组
let enemies = [];
// 创建多个敌人实例并添加到数组中
function createEnemies() {
for (let i = 0; i < 5; i++) {
// 创建随机颜色的敌人
const randomColor = '#' + Math.floor(Math.random()*16777215).toString(16);
enemies.push(new Enemy(randomColor));
}
// 也可以手动添加特定颜色的敌人
enemies.push(new Enemy('green', 100, 200));
enemies.push(new Enemy('blue', 700, 150));
}
// 初始化敌人
createEnemies();
// 主绘制函数，负责清空Canvas并更新所有敌人
function draw() {
ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height); // 清空整个Canvas
enemies.forEach(e => e.update()); // 遍历敌人数组，更新并绘制每个敌人
}
// 动画循环函数
function animate() {
draw();
// 推荐使用 requestAnimationFrame() 替代 setTimeout()，以获得更流畅的动画效果
// setTimeout(animate, 10);
requestAnimationFrame(animate);
}
// 启动动画
animate();通过enemies.forEach(e => e.update())，我们可以简洁地迭代数组中的每个敌人对象，并调用它们的update方法，从而实现每个敌人独立地移动和绘制。
完整代码示例
以下是整合了HTML和JavaScript的完整代码示例：
index.html
JavaScript Canvas 多敌人独立移动
script.js
var canvas = document.getElementById("canvas");
var ctx = canvas.getContext("2d");
let enemies = [];
class Enemy {
constructor(color, initialX, initialY, width = 40, height = 50) {
this.w = width;
this.h = height;
// 确保敌人初始位置在Canvas内部且不超出边界
this.x = initialX !== undefined ? initialX : Math.random() * (canvas.width - this.w);
this.y = initialY !== undefined ? initialY : Math.random() * (canvas.height - this.h);
this.c = color;
this.vx = 2 * (Math.random() < 0.5 ? 1 : -1); // 随机初始水平速度方向
this.vy = 2 * (Math.random() < 0.5 ? 1 : -1); // 随机初始垂直速度方向
}
draw() {
ctx.fillStyle = this.c;
ctx.fillRect(this.x, this.y, this.w, this.h);
}
update() {
// 边界检测和速度反转
if (this.x + this.w >= canvas.width || this.x <= 0) {
this.vx *= -1;
}
if (this.y + this.h >= canvas.height || this.y <= 0) {
this.vy *= -1;
}
this.x += this.vx;
this.y += this.vy;
this.draw();
}
}
function createEnemies(count = 5) {
for (let i = 0; i < count; i++) {
const randomColor = '#' + Math.floor(Math.random() * 16777215).toString(16);
enemies.push(new Enemy(randomColor));
}
// 添加特定位置和颜色的敌人
enemies.push(new Enemy('green', 100, 200, 50, 60));
enemies.push(new Enemy('blue', 700, 150, 30, 40));
}
createEnemies();
function draw() {
ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
enemies.forEach(e => e.update());
}
function animate() {
draw();
requestAnimationFrame(animate); // 使用 requestAnimationFrame 优化动画
}
animate();最佳实践与进阶考量
- 使用 requestAnimationFrame()：相较于setTimeout()，requestAnimationFrame()是浏览器专门为动画优化的API。它会在浏览器下一次重绘之前调用指定的回调函数，确保动画与浏览器帧率同步，从而提供更流畅、更节能的动画效果。
- 动态 Canvas 尺寸：在代码中使用canvas.width和canvas.height而不是硬编码的数字，可以使代码更具适应性。即使Canvas的尺寸发生变化，边界检测逻辑也能正确工作。
- 灵活的构造函数：Enemy类的constructor可以接受更多参数，例如生命值、攻击力、特定图片资源等，以便创建更多样化的敌人类型。
- 随机初始速度和方向：在Enemy类的constructor中，可以为vx和vy设置随机的初始值和方向，使每个敌人一出现就具有不同的运动模式。
- 碰撞检测：对于更复杂的场景，你可能需要为敌人添加碰撞检测逻辑，以处理它们之间或与玩家之间的交互。
总结
通过采用JavaScript的class来封装游戏实体的状态和行为，我们可以有效地解决多个游戏对象共享全局变量导致行为同步的问题。这种面向对象的方法不仅使得代码结构更加清晰、易于维护，而且极大地增强了游戏的可扩展性，允许开发者轻松地添加更多具有独立行为的复杂实体，从而构建出更生动、动态的Canvas游戏体验。
