Per il progetto MESA 2015 andremo ad utilizzare Unity3D per la creazione di alcuni exergame da utilizzar ein ambito riabilitativo.

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1 STATE MACHINE Per il progetto MESA 2015 andremo ad utilizzare Unity3D per la creazione di alcuni exergame da utilizzar ein ambito riabilitativo. Per poter gestire in modo efficiente lo sviluppo di vari progetti ed utilizzare una linea guida comune per la parte di logica dei vari giochi ho deciso di utilizzare un approccio basato su quanto introdotto nel testo: Learning C# by Developing Games with Unity 3D Beginner's Guide. In questo libro viene utilizzata una macchina a stati per la gestione di tutto quello che concerne la logica del gioco e che quindi non risguarda l implementazione della parte grafica. Gameplay is usually the main thing everyone thinks of when first undertaking the creation of a game. Build a scene, fill it with GameObjects, and write the scripts. After the game is well along in its development, a realization begins to appear that there's more to a game than just playing it. Putting a game on the market means it has to include things such as beginning title screen, the game options, or a player settings menu. Also, what happens when the user wins the game, or loses the game? It's one thing to write the code for GameObjects, but what about the code to add on all the other parts that come before and after the actual playing of the game? State Machine, one possible solution for providing the necessary base code to easily incorporate the non-playing parts of a game. (Learning C# by Developing Games with Unity 3D Beginner's Guide, Terry Norton ) Se partissimo sviluppando direttamente il gioco andremmo ad inserire in Unity una serie di oggetti quindi andremmo creare degli script da associare agli oggetti e che reagisco a certi eventi e che interagiscono tra di loro. Quindi se necessario verrebbero aggiunti altri oggetti ed altri script in funzione dell evoluzione del gioco. In questo modo si andrebbe a creare un flusso del gioco molto più simile ad un groviglio di spaghetti che ad un flusso logico. È a questo punto che entra in gioco il concetto di macchina a stati. In particolare vedremo: Il concetto di Macchina a stati L oggetto StateMachine; il cuore della nostra macchina a stati La creazione di una semplice macchina a stati Definizione di Interfaccia e sua integrazione nella macchina a stati Il concetto di StateMachine Descrive un oggetto come un entità isolata che comunica con il resto del mondo attraverso il riconoscimento del verificarsi di eventi.la risposta a un evento è funzione dello stato in cui si trova la macchina

2 ( ) A finite-state machine is a model used to represent and control execution flow. It is perfect for implementing AI in games, producing great results without a complex code. ( gamedev ) Per riportare un esempio di macchina a stati proviamo a pensare alla vita di tutti i giorni; quello che facciamo in linea di massima è alzarci, fare colazione, andare in università, seguire lezione, pranzare, etc Se ci pensiamo bene noi viviamo in un ambiente basato su una macchina a stati, solo non ci pensiamo, infatti ognuna delle azioni precedenti può essere associata ad un preciso stato in cui possiamo eseguire solo determinate azioni che quello stato ci consente di fare, ma le facciamo al meglio fino a che non passiamo ad un nuovo stato. Questo è quello che si vuole fare con il nostro gioco, passare per diversi stati ( Setup, Play, Vittoria, Sconfitta, ) in cui si hanno determinati comportamenti. Sfruttando le potenzialità del C# per creare specifici oggetti che sono i nostri stati, si ha il vantaggio che: Si ha una mappa pulita del flusso del nostro gioco Si sa in che punti del gioco inserire nuovi funzionalità o features Un codice più pulito e specifico per ogni stato Si può aggiungere facilmente una nuova logica al gioco aggiungendo un nuovo stato. La state machine in Unity 3D La macchina a stati si basa su uno script che è il cuore della macchina a stati stessa, lo StateManager. Il tutto si basa sul concetto che in Unity la funzione Update viene richiamata una volta per ogni frame. Il blocco di codice nella funzione Update si occupa di andare a richiamare l update dello stato correntemente attivo. StateManager.cs il cuore della macchina a stati Il cuore della macchina a stati è lo script StateManager, una classe di Unity assegnata ad un Gameobject, il quale ha tre funzioni principali: Delegare il controllo del gioco allo stato attivo attraverso la funzione Update() e OnGui() Switchiare in un nuovo stato quando viene richiesto attraverso la funzione SwitchState() Mantenere traccia dello stato attivo nella variabile activestate

3 Gli stati della StateMachine L altro oggetto di fondamentale importanza è lo stato che è un istanza dello C# e non un GameObject di Unity. Lo stato attivo determina ciò che viene visualizzato sullo schermo e decide quando e quale stato viene attivato successivamente. La logica di ogni stato è delegate alle seguenti funzioni: StateUpdate() che gestisce la logica associata agli input da mouse o tastiera ShowIt() che gestisce la GUI dello stato ( pulsanti, barre, etc ) I principi della StateMachine È importante che la logica del progetto sia basata sui seguenti principi: Ogni stato deve avere la funzione StateUpdate() La logica del codice all interno della funzione StateUpdate() deve essere differente per ogni stato Deve essere attivo solo uno stato per volta.

4 Interfaccia IStateBase Abbiamo visto che la classe StateManager per poter funzionare deve memorizzare all interno della variabile activestate lo stato correntemente attivo. Significa quindi che tutti gli stati devono essere dello stesso tipo ed in più al loro interno devono implementare dei metodi che vengono richiamati dallo StateManager ( StateUpdate() e ShowIt() ). La soluzione è quella di introdurre un interfaccia che chiamiamo IStateBase da cui ogni stato andrà ad ereditare. Un'interfaccia contiene le definizioni per un gruppo di funzionalità correlate che una classe o una struttura può implementare. Usando interfacce, è possibile, ad esempio, includere comportamenti da diverse origini in una classe. Tale funzionalità è importante in C# poiché il linguaggio non supporta l'ereditarietà multipla di classi. Inoltre, è necessario utilizzare un'interfaccia se si desidera simulare l'ereditarietà per le struct, perché esse non possono ereditare da un'altra classe o struct. ( https://msdn.microsoft.com/it-it/library/ms aspx )

5 La funzione OnGUI() Abbiamo visto fin qui che la logica di ogni stato viene gestita dalla funzione Update dello script StateManager che va a richiamare il metodo StateUpdate() dello stato attivo. Volendo però inserire all interno del nostro progetto una serie di oggetti GUI come pulsanti etc, torna utile la funzione OnGUI() di Unity. OnGUI is called for rendering and handling GUI events.

6 This means that your OnGUI implementation might be called several times per frame (one call per event). ( ) Questa funzione si occuperà di richiamare la funzione che nello stato attivo corrente si occupa della gestione della GUI e che si chiama ShowIt(). Il GameManager Torniamo ora al nostro progetto in Unity, abbiamo creato una serie si script che però per poter funzionare devono essere associati e richiamati da un oggetto all interno della nostra scena. È quindi necessario introdurre un oggetto che chiamiamo GameManager a cui andiamo ad associare lo script StateManager e che ha il compito di gestire la StateMachine. Esistono diversi modi per gestire i progetti in Unity ed io ho scelto di suddividere il nostro gioco in differenti scene che vengono richiamate dai diversi stati.

7 In questo modo quando si inizializza una nuova scena tutti gli oggetti al suo interno vengono distrutti. A questo punto nasce un problema, infatti noi non vogliamo che il nostro GameManager venga distrutto ma vogliamo che resti attivo passando da una scena ad un altra. Per questo motivo utilizzeremo le funzioni DontDestroyOnLoad() e Awake(). DontDestroyOnLoad(): Makes the object target not be destroyed automatically when loading a new scene. When loading a new level all objects in the scene are destroyed, then the objects in the new level are loaded. In order to preserve an object during level loading call DontDestroyOnLoad on it. ) Awake(): Awake is called when the script instance is being loaded. Awake is used to initialize any variables or game state before the game starts. Awake is called only once during the lifetime of the script instance. Awake is called after all objects are initialized Awake is always called before any Start functions. ( ) richiamando la prima funzione alla creazione dell oggetto GameManager facciamo in modo che non possa essere eliminato passando da una scena a quella successiva. Il problema ora è che tutte le volte che viene inizializzata la Scene00 viene creato un nuovo oggetto GameManager. Per ovviare a questo problema utilizziamo la funzione Awake() che viene richiamata prima della funzione Start(). All interno di questa funzione andiamo a verificare se lo script StateManager esiste già; se non esiste siamo all inizio del gioco e quindi lo creiamo, altrimenti significa che l oggetto GameManager esiste e quindi distruggiamo quello che abbiamo appena creato.

8 La classe GameData.cs Un ultimo passo è quello di tenere traccia tra uno stato e l altro dei parametri e delle variabili che utilizziamo. Per fare questo utilizziamo lo script GameData al cui interno andiamo a definire tutte le variabili che utilizziamo all interno del gioco come: Oggetti utili o standard del gioco ( Es. Texture per lo sfondo, ) Impostazioni del test: o Punteggi, tempi; dove definiremo una variabile privata che tiene memorizzato il valore dell opzione ( per un possibile restart ) ed una pubblica accessibile dal gioco. o Opzioni di tipo private ed accessibili solo tramite funzioni specifiche ( get, set ). All interno di questa classe è importante definire due metodi: Il metodo Start() che inizializza i parametri alla creazione della classe Il metodo Restart() che reimposta i valori delle variabili pubbliche che modifico durante il gioco al valore impostato di default nello stato SetUp tutte le vote che ricomincio il test o che questo viene terminato.

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