第二章：jME3基本概念

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小牛编辑

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2023-12-01

在正文开始之前，如果你不太了解3D开发的基本概念，建议先简单阅读一下3D游戏开发术语。不必全部搞懂，简单过一遍即可。

SimpleApplication

com.jme3.app.SimpleApplication是jME3游戏的基类，直接继承这个类就可以创建3D游戏。等你以后对SimpleApplication足够熟悉，还可以通过继承这个类来自定义自己的应用。

第1次尝试

怎么创建一个Java/Android项目我们就不讨论了。一个最小的jME3程序看起来是这样的：

package net.jmecn;

import com.jme3.app.SimpleApplication;

/**
 * 你的第一个jME3程序
 * @author yanmaoyuan
 */
public class HelloJME3 extends SimpleApplication {

	@Override
	public void simpleInitApp() {
		// TODO 初始化场景
	}

	public static void main(String[] args) {
		// 启动jME3程序
		HelloJME3 app = new HelloJME3();
		app.start();
	}

}

运行这个程序，在桌面上将会弹出一个对话框，让我们选择一些启动参数。

Fullscreen?: 是否全屏
Screen Resolution: 窗口分辨率
Refresh Rate: 刷新率
Vsync?: 是否开启垂直同步
Gamma correction: 伽玛校正
Color Depth: 色深
Anti-Aliasing: 抗锯齿

点击Continue即可启动游戏，然后你将看到无尽虚空(一片漆黑)，按ESC可以退出程序。

窗口的左下角显示当前画面的刷新速度，按F5可以隐藏/显示这些文字。

Android的第一次？

Android项目和Java项目有一点点区别，你没有办法从main方法启动程序，需要使用com.jme3.app.AndroidHarness这个类。让MainActivity继承AndroidHarness，然后在构造方法中将appClass的值改为我们刚才写的那个类，注意要写类的全名。

import com.jme3.app.AndroidHarness;

public class MainActivity extends AndrdoidHarness {
    public MainActivity() {
        this.appClass = "net.jmecn.HelloJME3";
    }
}

如果你不希望jME3的画面占据整个Activity窗口，还可以使用com.jme3.app.AndroidHarnessFragment，这与AndroidHarness的使用并没有太大区别。

import com.jme3.app.AndroidHarnessFragment;

public class MyFragment extends AndroidHarnessFragment {
    public MyFragment() {
        this.appClass = "net.jmecn.HelloJME3";
    }
}

AndroidHarness和AndroidHarnessFragment中还有一些参数可以设置，但这不是我们现在讨论的重点，下面就不再细讲了。

第2次尝试

空无一物的世界太过无趣，我们让它再复杂一点点。

创造一个方块形状的网格(Mesh)；
加载一个能够感光的材质(Material)；
创造一个几何体(Geometry)，应用刚才和网格和材质；
创造一束定向光(DirectionalLight)，并让它斜向下照射，好使我们能够看清那个方块；
将方块和光源都添加到场景图(rootNode)中。

现在代码看起来是这样了。

package net.jmecn;

import com.jme3.app.SimpleApplication;
import com.jme3.light.DirectionalLight;
import com.jme3.material.Material;
import com.jme3.math.Vector3f;
import com.jme3.scene.Geometry;
import com.jme3.scene.Mesh;
import com.jme3.scene.shape.Box;

/**
 * 你的第一个jME3程序
 * @author yanmaoyuan
 */
public class HelloJME3 extends SimpleApplication {

	/**
	 * 初始化3D场景，显示一个方块。
	 */
	@Override
	public void simpleInitApp() {
		
		// #1 创建一个方块形状的网格
        Mesh box = new Box(1, 1, 1);

        // #2 加载一个感光材质
        Material mat = new Material(assetManager, "Common/MatDefs/Light/Lighting.j3md");

        // #3 创建一个几何体，应用刚才和网格和材质。
        Geometry geom = new Geometry("Box");
        geom.setMesh(box);
        geom.setMaterial(mat);

        // #4 创建一束定向光，并让它斜向下照射，好使我们能够看清那个方块。
        DirectionalLight sun = new DirectionalLight();
        sun.setDirection(new Vector3f(-1, -2, -3));
        
        // #5 将方块和光源都添加到场景图中
        rootNode.attachChild(geom);
        rootNode.addLight(sun);
	}

	public static void main(String[] args) {
		// 启动jME3程序
		HelloJME3 app = new HelloJME3();
		app.start();
	}

}

运行这个程序，我们会看到屏幕上多了一个...正方形？？这怎么看都是2D的吧？！说好的3D方块呢？！

耐心点，你用手机拍过照吗？SimpleApplication中自带一个第一人称摄像机(flyCam)。画面之所以看上去是个正方形，是因为摄像机恰好对准了方块的其中一个面。

按WSAD键可以让摄像机前后左右运动
按QZ键可以上下移动
摆动鼠标可以调整摄像机的角度
滑动鼠标滚轮可以调整摄像机的焦距

通过这些操作，我们可以调整窗口中的画面。先按Q让摄像机上升一些，然后按住D让摄像机右移，再用摆动鼠标让镜头对准那个方块。

如果你乐意，还可以按W让摄像机离方块近一点，这将使画面中的方块变大；按S则会离目标远一些，让它看起来更小。

Debug

SimpleApplication还有一个最基本的调试功能。按C键可以显示摄像机当前的位置和旋转姿态；按M键可以查看内存的使用情况。这些调试数据并不会在窗口上显示，而是在控制台中打印出来。

按C键之后看到的结果：

Camera Position: (4.4114223, 3.3620508, 7.5415998)
Camera Rotation: (-0.046265673, 0.9518722, -0.1815604, -0.2425582)
Camera Direction: (-0.44496882, -0.36808884, -0.81640255)
cam.setLocation(new Vector3f(4.4114223f, 3.3620508f, 7.5415998f));
cam.setRotation(new Quaternion(-0.046265673f, 0.9518722f, -0.1815604f, -0.2425582f));

把上面最后2句代码添加到simpleInitApp()方法中，就可以在初始化时设定摄像机的位置和视角。

按M键之后看到的结果：

Total   heap memory held: 15566kb
Only heap memory available, if you want to monitor direct memory use BufferUtils.setTrackDirectMemoryEnabled(true) during initialization.

堆内存已使用15566kb，差不多15.2MB。

在程序启动时设置BufferUtils.setTrackDirectMemoryEnabled(true)，还可以查看通过底层分配的直接内存。

Existing buffers: 64
(b: 10  f: 38  i: 7  s: 9  d: 0)
Total   heap memory held: 17351kb
Total direct memory held: 596kb
(b: 553kb  f: 36kb  i: 0kb  s: 5kb  d: 0kb)

生命周期

刚接触jME3就来讲生命周期是不是太早了？好在我并不打算讲得太复杂，只需要知道主要方法的执行顺序就可以了。

jME3 Application的简化版生命周期是这样的：

启动 start
初始化 initialize
主循环 update
停止 stop
销毁 destroy

神马？居然有人问复杂版？你可以看看这幅图。

启动

当你写好了一个jME3程序，通过调用start()方法就可以启动程序，启动后程序就会进行初始化。

public static void main(String[] args) {
    // 启动jME3程序
    HelloJME3 app = new HelloJME3();
    app.start();
}

在启动之前，其实我们还可以调整一些参数，比如阻止配置窗口的出现。

public static void main(String[] args) {
    // 启动jME3程序
    HelloJME3 app = new HelloJME3();
    app.setShowSettings(false);
    app.start();
}

com.jme3.system.AppSettings可以让我们设置更多的参数。

public static void main(String[] args) {
	// 配置参数
	AppSettings settings = new AppSettings(true);
	settings.setTitle("一个方块");// 标题
	settings.setResolution(480, 720);// 分辨率
	
	// 启动jME3程序
	HelloJME3 app = new HelloJME3();
	app.setSettings(settings);// 应用参数
	app.setShowSettings(false);
	app.start();
}

初始化

jME3始化时会先把场景图、GUI、摄像机、渲染器、资源管理器、输入系统、声音系统等一大堆东西准备好，最后执行simpleInitApp方法。

我们可以在simpleInitApp方法中编写初始化游戏场景的代码。

/**
 * 初始化3D场景，显示一个方块。
 */
@Override
public void simpleInitApp() {
	
   // #1 创建一个方块形状的网格
    Mesh box = new Box(1, 1, 1);

   // #2 加载一个感光材质
   Material mat = new Material(assetManager, "Common/MatDefs/Light/Lighting.j3md");

   // #3 创建一个几何体，应用刚才和网格和材质。
   Geometry geom = new Geometry("Box");
   geom.setMesh(box);
   geom.setMaterial(mat);

   // #4 创建一束定向光，并让它斜向下照射，好使我们能够看清那个方块。
   DirectionalLight sun = new DirectionalLight();
   sun.setDirection(new Vector3f(-1, -2, -3));
        
   // #5 将方块和光源都添加到场景图中
   rootNode.attachChild(geom);
   rootNode.addLight(sun);
}

jME3是一个基于场景图 Scenegraph的3D引擎，SimpleApplication中整个场景的原点就是rootNode，3D模型和光源都要添加到rootNode中才会生效，否则是看不到的。

主循环

jME3就像一台汽车发动机，点火成功之后发动机就会飞速运转，驱动汽车行驶。SimpleApplication初始化完毕后，主循环就会开始执行，驱动整个游戏的逻辑。我们可以通过重写SimpleApplication中的public void simpleUpdate(float tpf)方法来实现自己的游戏逻辑。

/**
 * 主循环
 */
@Override
public void simpleUpdate(float tpf) {
    // TODO
}

写在这个方法中的代码将会随着游戏状态更新而重复执行。其参数tpf是Time per frame的简写，代表画面两次刷新的时间间隔，单位是秒。它的倒数1/tpf就是FPS(Frame per second)，即每秒帧数。

比起tpf这个变量名，我更倾向于把它叫做deltaTime，即物理学常用的变量Δt，这样更能代表它的现实意义。

现在我想让方块绕Y轴旋转，角速度是每秒360°，也就是2π/s，那么在主循环中每一帧的旋转角度应该是：Δr = 2π/s * Δt。

用代码来表示：

/**
 * 主循环
 */
@Override
public void simpleUpdate(float deltaTime) {
    float speed = FastMath.TWO_PI;
    float rad = speed * deltaTime;
}

注：com.jme3.math.FastMath是jME3提供的一个数学工具类。

下面我们把之前在simpleInitApp中创建的Geometry对象变成HelloJME3类的一个成员，然后在simpleUpdate方法中调用rotate方法使其旋转。

实例：让方块旋转

package net.jmecn;

import com.jme3.app.SimpleApplication;
import com.jme3.light.DirectionalLight;
import com.jme3.material.Material;
import com.jme3.math.FastMath;
import com.jme3.math.Vector3f;
import com.jme3.scene.Geometry;
import com.jme3.scene.Mesh;
import com.jme3.scene.shape.Box;
import com.jme3.system.AppSettings;

/**
 * 你的第一个jME3程序
 * @author yanmaoyuan
 */
public class HelloJME3 extends SimpleApplication {
	
	private Geometry geom;

	/**
	 * 初始化3D场景，显示一个方块。
	 */
	@Override
	public void simpleInitApp() {
		
		// #1 创建一个方块形状的网格
        Mesh box = new Box(1, 1, 1);

        // #2 加载一个感光材质
        Material mat = new Material(assetManager, "Common/MatDefs/Light/Lighting.j3md");

        // #3 创建一个几何体，应用刚才和网格和材质。
        geom = new Geometry("Box");
        geom.setMesh(box);
        geom.setMaterial(mat);

        // #4 创建一束阳光，并让它斜向下照射，好使我们能够看清那个方块。
        DirectionalLight sun = new DirectionalLight();
        sun.setDirection(new Vector3f(-1, -2, -3));
        
        // #5 将方块和都添加到场景图中
        rootNode.attachChild(geom);
        rootNode.addLight(sun);
        
	}
	
	/**
	 * 主循环
	 */
	@Override
	public void simpleUpdate(float deltaTime) {
		// 旋转速度：每秒360°
		float speed = FastMath.TWO_PI;
		// 让方块匀速旋转
		geom.rotate(0, deltaTime * speed, 0);
	}

	public static void main(String[] args) {
		// 配置参数
		AppSettings settings = new AppSettings(true);
		settings.setTitle("一个方块");
		settings.setResolution(480, 720);
		
		// 启动jME3程序
		HelloJME3 app = new HelloJME3();
		app.setSettings(settings);// 应用参数
		app.setShowSettings(false);
		app.start();
	}

}

关于主循环还有太多东西可以说，但现在只需要简单理解一下它的作用就足够了。

停止和销毁

这一部分工作通常和开发者无关，当你按下ESC键时，就会通过输入系统触发stop()方法，然后执行destory()。

有时候我们希望禁用ESC键，避免玩家不小心退出游戏，那就得设计别的方式来主动调用stop()方法。

其他API

除了前面介绍的，SimpleApplication中还定义了很多有用的API。看不懂没关系，先列出来了解一下。

1. 场景图管理

Node rootNode 3D场景根节点
Node guiNode GUI根节点
getRootNode()
getGuiNode()

2. 视口

ViewPort viewPort
ViewPort guiViewPort
getViewPort()
getGuiViewPort()

3. 摄像机

Camera cam
FlyCamera flyCam
getCamera()

4. 渲染管理器

RendererManager renderManager
Renderer renderer
getRenderManager()
getRenderer()

5. 资源管理器

AssetManager assetManager
getAssetManager()

6. 输入管理

InputManager inputManager
getInputManager();
MouseInput mouseInput 鼠标输入
KeyInput keyInput 键盘输入
JoyInput joyInput 手柄输入
TouchInput touchInput 触屏输入

7.状态机管理

AppStateManager stateManager
getStateManager()

8. 声音系统

AudioRenderer audioRenderer
Listener listener getAudioRenderer() getListener()