【JavaFX：横スクロールアクションゲーム】オブジェクト出現、削除処理の実装

2018年7月30日2018年8月22日

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前回までで、スクロールやオブジェクトの出現処理を実装しましたが、全オブジェクトを最初から表示状態にしてしまうと、処理効率が悪くなってしまいます。

今回はカメラの表示範囲付近のオブジェクトのみを表示させるようにし、無駄を減らすような実装をしてみます。オブジェクトとは敵や、アイテム、ブロックなどです。

出現と削除の実装はブロックの判定に次いで面倒くさい処理だし、なくてもゲームっぽい動きはできるので、優先度は低いのかもしれませんが、これを実装すると、かなり広いステージにしても簡単には処理落ちしなくなります。（もちろんPCのスペック次第では処理落ちはするが）

出現処理

オブジェクトの配置箇所は初期化時にメモリに全展開し、50×50を想定した二次元配列で持たせておきます。ブロックの配置とほぼ変わりません。

オブジェクトの出現処理は、カメラの表示範囲の少し外側で行うようにします。

カメラの座標は取得できるので、それを50で除算すれば出現チェックのインデックスを算出できます。

横スクロールオンリーなので、x軸のインデックスだけ取得し、縦は全部チェックします。

配列に敵やアイテム、ブロックが存在していたら出現処理を行います。

実際の処理はこんな感じでしょうか。

//生成したオブジェクトはFieldObjectManagerに追加されていく
FixedTargetCamera2DFX camera = (FixedTargetCamera2DFX) this.camera;
double maxX = camera.getRight();

//左右の追加対象インデックスを取得
int addChkIdxX_R = (int) (maxX + 100) / FieldObject.W;

//左右の配列のインデックスの座標を計算
int x_R=addChkIdxX_R*FieldObject.W;

//配列のインデックスが限界値を越えていた場合は負の数を代入し、処理無効とする
if ( addChkIdxX_R >= data[0].length ) addChkIdxX_R = -1;

//出現すべきであるなら出現処理を行います
for ( int i = 0;i < data.length;i++ ) {
	FieldObject fo_R = addChkIdxX_R < 0 ? null : data[i][addChkIdxX_R];
	int y=i*FieldObject.H;

	if ( fo_R != null ) {
		switch(fo_R.TYPE) {
		case BLOCK:
		case FIELD:
			//ブロックやフィールドが表示されていなくて、破壊済みでない場合は追加
			Field fld = objMng.getField().getField(i, addChkIdxX_R);
			if ( !fld.isAlive && !fld.isDelete ) {
				objMng.addField(fld);
			}
			break;
		case ENEMY:
			objMng.addEnemy(createEnemy(fo_R, x_R, y));

			//次回以降表示されないようにnull代入
			data[i][addChkIdxX_R] = null;
			break;
		case ITEM:
			//アイテムなら新たに生成して表示処理
			objMng.addItem(createItem(fo_R, x_R, y));

			//次回以降表示されないようにnull代入
			data[i][addChkIdxX_R] = null;
		default:
			break;
		}
	}
}

カメラの右側でのみこのチェック処理を行いますが、左スクロールにも対応する場合は同じことをカメラの左側ですれば問題ありません。

ゲーム中は上記のような処理で出現処理を行いますが、ゲームの初期化時だけは出現領域の中側全部をチェックするようにしなければなりません。

下記は中側もチェック処理を実装した場合です。

	//初期データ生成メソッド（カメラ付近の領域に存在するすべてを出現チェックする）
	public void init() {
		//生成したオブジェクトはFieldObjectManagerに追加されていく
		double maxX = camera.getRight();

		//左右の追加対象インデックスを取得
		int addChkIdxX_R = (int) (maxX + 100) / FieldObject.W;

		//配列のインデックスが限界値を越えていた場合は端のインデックスに変更
		if ( addChkIdxX_R < 0 ) addChkIdxX_R = 0;
		if ( addChkIdxX_R >= data[0].length ) addChkIdxX_R = data[0].length - 1;

		//出現すべきであるなら出現処理を行います
		for ( int i = 0;i < data.length;i++ ) {
			int y=i*FieldObject.H;
			for ( int j = 0;j <= addChkIdxX_R;j++ ) {
				FieldObject fo = data[i][j];
				if (fo != null) {
					int x = j*FieldObject.W;
					switch(fo.TYPE) {
					case BLOCK:
					case FIELD:
						//ブロックは既に生成済みであるためGameFieldから取得して表示処理を要求
						Field fld = objMng.getField().getField(i, j);
						if ( !fld.isAlive && !fld.isDelete ) {
							objMng.addField(fld);
						}
						break;
					case ENEMY:
						//敵なら新たに生成して表示処理
						objMng.addEnemy(createEnemy(fo, x, y));

						//次回以降表示されないようにnull代入
						data[i][j] = null;
						break;
					case ITEM:
						//アイテムなら新たに生成して表示処理
						objMng.addItem(createItem(fo, x, y));

						//次回以降表示されないようにnull代入
						data[i][j] = null;
						break;
					default:
						break;
					}
				}
			}
		}
	}

これらの処理はFieldObjectAppearanceObserverFactoryクラスに持たせて処理をさせることにします。

出現したオブジェクトの一覧はFieldObjectManagerクラスに持たせておきます。このクラスは単純にLinkedListで敵やアイテムオブジェクトなどを保持するだけのものです。

削除タイミングになるとこのリストから削除します。

削除処理

出現処理をしたら当然消す処理も必要となってきます。削除は画面外へ出たオブジェクトに対して行います。

画面外かどうかを判断する領域は出現処理を行った領域よりも外側で行う必要があります。

なので出現処理が100ピクセル外側で処理したので削除はそれよりも外側の200ピクセルくらいにしておきましょうか。

下記はイメージです。

こんな感じで外側かどうかの判定メソッドも作ります。

	//ゲームオブジェクトが画面内かどうか
	public boolean isObjectInWindow(GameObject go) {
		double l = camera.getLeft() - 200;
		double t = camera.getTop() - 200;
		double r = camera.getRight() + 200;
		double b = camera.getBottom() + 200;
		Bounds bounds = go.getNode().getBoundsInParent();
		return bounds.getMaxX() < r
		&& bounds.getMinY() > t
		&& bounds.getMinX() > l
		&& bounds.getMaxY() < b;
	}

削除はFieldObjectManagerにからiteratorを取得し、毎フレームチェックし、削除領域にいればiteratorの削除を呼び出すだけです。

//アイテムの動き（画面範囲外、取得された場合は削除する）
Iterator<Item> items = objects.getItems();
while(items.hasNext()) {
	Item item = items.next();
	item.update();
	if ( !isObjectInWindow(item) ) {
		items.remove();
	}
}

出現処理と削除処理のサンプル

サンプルではカメラをズームアウトさせておき、出現と削除がされているか確認出来るようにしてみます。

import java.util.Iterator;

import com.nompor.gtk.fx.FixedTargetCamera2DFX;
import com.nompor.gtk.fx.GTKManagerFX;
import com.nompor.gtk.fx.GameViewFX;

import javafx.application.Application;
import javafx.geometry.Bounds;
import javafx.scene.paint.Color;
import javafx.scene.shape.Rectangle;
import javafx.stage.Stage;

public class Test5 extends Application {

	public static void main(String[] args) {
		launch(args);
	}

	@Override
	public void start(Stage primaryStage) throws Exception {
		final int WIDTH = 800, HEIGHT = 600;
		GTKManagerFX.start(primaryStage,WIDTH, HEIGHT);

		//GameViewFXはGroupを継承したクラスで、processメソッドはゲームループの処理を実装する
		GTKManagerFX.changeView(new GameViewFX() {
			Player p;
			FieldObject[][] data;
			FieldObjectManager objMng;
			FixedTargetCamera2DFX camera;
			Rectangle rect;

			@Override
			public void start() {

				//ワールド領域2000*600に合わせて二次元配列構築
				final int MAX_W=2000,MAX_H=HEIGHT;
				final int ROW=MAX_H/50,COL=MAX_W/50;
				data = new FieldObject[ROW][COL];

				//画面一番下に地面ブロック配置
				final int UNDER_INDEX = (ROW-1);
				for ( int i = 0;i < COL;i++ ) {
					data[UNDER_INDEX][i] = FieldObject.GROUND;
				}

				//ブロックはテスト用に適当に追加
				for ( int i = 18;i < 25;i++ ) {
					data[ROW-3][i] = FieldObject.BLOCK;
				}

				//敵
				data[ROW-3][30] = FieldObject.SLIME;

				//ブロック系オブジェクトの作成
				Field[][] fields = new Field[data.length][data[0].length];
				for ( int i = 0;i < data.length;i++ ) {
					int y=i*FieldObject.H;
					for ( int j = 0;j < data[i].length;j++ ) {
						int x=j*FieldObject.W;
						if ( data[i][j] == null ) continue;
						switch(data[i][j].TYPE) {
						case BLOCK:
							fields[i][j] = FieldObjectAppearanceObserverFactory.createBlock(data[i][j], x, y);
							break;
						case FIELD:
							fields[i][j] = FieldObjectAppearanceObserverFactory.createField(data[i][j], x, y);
							break;
						default:
							break;
						}
					}
				}
				GameField field = new GameField(fields);

				//プレイヤーの作成
				p = FieldObjectAppearanceObserverFactory.createPlayer();

				//カメラのセッティング
				GTKManagerFX.setGameCamera(camera =
						FixedTargetCamera2DFX.createRangeCamera(
								WIDTH, HEIGHT
								,p
								, 0, 0, MAX_W, MAX_H
						)
				);

				//実際の表示領域
				rect = new Rectangle(WIDTH, HEIGHT);
				rect.setFill(Color.GREEN);
				rect.setOpacity(0.3);
				getChildren().add(rect);

				//ズームアウトしておく
				camera.setTranslateZ(-800);

				objMng = new FieldObjectManager(getChildren(), p, field);
				initCheck();
			}

			@Override
			public void process() {
				//ゲームループ

				GameField field = objMng.getField();

				//出現チェック
				check();

				p.update();

				field.fieldCheck(p);


				//敵の動き
				Iterator enemys = objMng.getEnemys();
				while(enemys.hasNext()) {
					Enemy enemy = enemys.next();
					enemy.update();
					field.fieldCheck(enemy);

					if ( !isObjectInWindow(enemy) ) {
						enemys.remove();
					}
				}

				//アイテムの動き（画面範囲外、取得された場合は削除する）
				Iterator items = objMng.getItems();
				while(items.hasNext()) {
					Item item = items.next();
					item.update();
					if ( !isObjectInWindow(item) ) {
						items.remove();
					}
				}

				//ブロックの動き（画面範囲外、破壊の場合は削除する）
				Iterator fields = objMng.getFields();
				while(fields.hasNext()) {
					Field blk = fields.next();
					blk.update();
					if ( !isObjectInWindow(blk) ) {
						fields.remove();
					}
				}

				//カメラ座標に緑領域を移動
				rect.setTranslateX(camera.getTranslateX());
				rect.setTranslateY(camera.getTranslateY());
			}


			//初期データ生成メソッド（カメラ付近の領域に存在するすべてを出現チェックする）
			public void initCheck() {

				//生成したオブジェクトはFieldObjectManagerに追加されていく
				double maxX = camera.getRight();

				//左右の追加対象インデックスを取得
				int addChkIdxX_R = (int) (maxX + 100) / FieldObject.W;

				//配列のインデックスが限界値を越えていた場合は端のインデックスに変更
				if ( addChkIdxX_R < 0 ) addChkIdxX_R = 0;
				if ( addChkIdxX_R >= data[0].length ) addChkIdxX_R = data[0].length - 1;

				//出現すべきであるなら出現処理を行います
				for ( int i = 0;i < data.length;i++ ) {
					int y=i*FieldObject.H;
					for ( int j = 0;j <= addChkIdxX_R;j++ ) {
						FieldObject fo = data[i][j];
						if (fo != null) {
							int x = j*FieldObject.W;
							switch(fo.TYPE) {
							case BLOCK:
							case FIELD:
								//ブロックは既に生成済みであるためGameFieldから取得して表示処理を要求
								Field fld = objMng.getField().getField(i, j);
								if ( !fld.isAlive && !fld.isDelete ) {
									objMng.addField(fld);
								}
								break;
							case ENEMY:
								//敵なら新たに生成して表示処理
								objMng.addEnemy(FieldObjectAppearanceObserverFactory.createEnemy(fo, x, y));

								//次回以降表示されないようにnull代入
								data[i][j] = null;
								break;
							case ITEM:
								//アイテムなら新たに生成して表示処理
								objMng.addItem(FieldObjectAppearanceObserverFactory.createItem(fo, x, y));

								//次回以降表示されないようにnull代入
								data[i][j] = null;
								break;
							default:
								break;
							}
						}
					}
				}
			}

			//オブジェクト生成チェックメソッド
			public void check() {

				//生成したオブジェクトはFieldObjectManagerに追加されていく
				double maxX = camera.getRight();

				//左右の追加対象インデックスを取得
				int addChkIdxX_R = (int) (maxX + 100) / FieldObject.W;

				//左右の配列のインデックスの座標を計算
				int x_R=addChkIdxX_R*FieldObject.W;

				//配列のインデックスが限界値を越えていた場合は負の数を代入し、処理無効とする
				if ( addChkIdxX_R >= data[0].length ) addChkIdxX_R = -1;

				//出現すべきであるなら出現処理を行います
				for ( int i = 0;i < data.length;i++ ) {
					FieldObject fo_R = addChkIdxX_R < 0 ? null : data[i][addChkIdxX_R];
					int y=i*FieldObject.H;

					if ( fo_R != null ) {
						switch(fo_R.TYPE) {
						case BLOCK:
						case FIELD:
							//ブロックやフィールドが表示されていなくて、破壊済みでない場合は追加
							Field fld = objMng.getField().getField(i, addChkIdxX_R);
							if ( !fld.isAlive && !fld.isDelete ) {
								objMng.addField(fld);
							}
							break;
						case ENEMY:
							objMng.addEnemy(FieldObjectAppearanceObserverFactory.createEnemy(fo_R, x_R, y));

							//次回以降表示されないようにnull代入
							data[i][addChkIdxX_R] = null;
							break;
						case ITEM:
							//アイテムなら新たに生成して表示処理
							objMng.addItem(FieldObjectAppearanceObserverFactory.createItem(fo_R, x_R, y));

							//次回以降表示されないようにnull代入
							data[i][addChkIdxX_R] = null;
						default:
							break;
						}
					}
				}
			}

			//ゲームオブジェクトが画面内かどうか
			public boolean isObjectInWindow(GameObject go) {
				double l = camera.getLeft() - 200;
				double t = camera.getTop() - 200;
				double r = camera.getRight() + 200;
				double b = camera.getBottom() + 200;
				Bounds bounds = go.getNode().getBoundsInParent();
				return bounds.getMaxX() < r
				&& bounds.getMinY() > t
				&& bounds.getMinX() > l
				&& bounds.getMaxY() < b;
			}
		});
	}

}

緑色の部分が実際の画面上に表示される領域になります。

面倒だったので出現処理と初期化出現処理はコピペしてしまいました。ちゃんとするならメソッド化したほうがいいのですけどね・・・