Android游戏框架Libgdx使用入门

Libgdx作者博客：http://www.badlogicgames.com/

Libgdx项目地址：http://code.google.com/p/libgdx/

Libgdx是一款支持2D与3D游戏开发的游戏类库，兼容大多数微机平台（标准JavaSE实现，能运行在Mac、Linux、Windows等系统）与Android平台（Android1.5以上即可使用，Android2.1以上可满功率发挥），

Libgdx由audio、files、graphics、math、physics、scenes、utils这些主要类库所组成，它们分别对应了Libgdx中的音频操作，文件读取，2D/3D渲染，Libgdx绘图相关运算，Box2D封装，2D/3D游戏组件（3D部分目前无组件），以及Libgdx内置工具类。

Libgdx主要构成如下所示（Libgdx作者wiki提供）：

下面开始，我将就Libgdx的具体实现，开始讲解如何正确使用Libgdx类库。

不过在正式开始之前，我们首先还得讲讲Gdx类。

关于Libgdx中的Gdx类：

单从表面上看，Gdx类占用空间不足2KB，甚至不具备一行可以被直接执行的函数，并没什么重要好说。

然而，真实的Gdx却是Libgdx类库运行的核心所在，没有它你将寸步难行，不单运行Graphics、Input、Files、Audio、AndroidApplication等Libgdx关键部分所必需的实例会在Libgdx初始化时注入Gdx中对应的graphics、input、files、audio、app等静态变量里面，就连Libgdx对OpenGL接口（或OpenGLES，视Libgdx运行平台而定，以下统称OpenGL）的GL10、GL11、GL20、GLCommon等封装类也会在Graphics实例化时分别注入到gl10、gl11、gl20、gl这四个同样位于Gdx的静态变量当中（在Graphics中也会继续保留它们的引用，因此无论你执行Gdx.graphics.getGL10还是Gdx.gl10，其实都在调用同一个静态变量）。事实上，如果你想不使用Gdx而正常运行Libgdx，那么除了重构源码，就再没有任何办法可想了。

PS:如果你不清楚自己究竟在什么环境使用Libgdx，其实也不必强分gl10或gl11，大可以通过Gdx.gl方式调用Libgdx中对于OpenGL接口的默认封装（执行某些非多版本共有接口时，依旧需要使用对应版本专属gl）。

想要使用Libgdx，却不明白Gdx是干什么用的，那么一切就都是空谈。

下面开始，我将具体讲解Libgdx中的图像处理与游戏组件部分：

关于Libgdx的图像处理部分：

Mesh:

本质上讲，Libgdx中所有可见的3D物体首先都是一个Mesh（网格，或者说三维网格形式的高级图元）。Mesh是如何生成的呢？众所周知，数学上讲的立体几何由点、线、面三部分组成，无论多么复杂的图像也可以分解为无数细小的这三部分，或者说可以由非常基础的N个这三部分所组合而成；到了3D游戏开发时，当我们要构建复杂的3D图像，首先会以一系列有序的vertices（顶点）构成这些具体的点、线、三角要素，即构成绘图基本图元（Primitives），再将基本图元组合成更完整的高级图元也就是具体3D对象。因此，如果对Mesh概念进行简单的理解，其实它就是一个象征完整图像的基本图元集合体，Libgdx先让我们把一个个细分的vertices组成基本图元，再由Mesh类将基本图元制成更加复杂的高级图元展示出来。

具体可见Libgdx作者提供的returntomarchfeld示例，基本效果如下图所示：

（勿看FPS，一切信真机）

PS:如果对此类认识不足，可以去玩玩模拟人生，下个修改器尝试编辑角色或物品造型后就懂了……

Texture:

Libgdx所提供的游戏纹理用类，其实质可理解为保存在显存中的Image，它以贴图的方式通过OpenGL将图片显示到游戏界面之上。Libgdx的纹理可以直接从指定文件路径加载，也可以通过它提供的Pixmap类凭空创建（它的Texture(int width, int height, Format format)构造内部直接调用了Pixmap，不是必须在外部生成Pixmap后注入）。另外在加载Texture时，个人建议通过Libgdx提供的TextureDict.loadTexture函数调用，该方法内部提供了Texture缓存管理，能够避免无意义的资源重复加载。此外，Texture通常会与TextureRegion类配套使用，利用TextureRegion包装Texture后，再利用SpriteBatch进行绘制，可以很方便的修订Texture为我们需要的显示范围。还有，Libgdx中Sprite类为TextureRegion子类，因此能够将Sprite当作TextureRegion来使用，只是Sprite类比TextureRegion有所扩展。不过Libgdx的SpriteCache类并没有继承Sprite或TextureRegion，所以起不到TextureRegion的作用，只能构建一组静态贴图集合罢了，特此说明。

// Libgdx的Texture与Sprite使用public class Main extends AndroidApplication {class TestSprite implements ApplicationListener {// 准备绘图用SpriteBatchSpriteBatch spriteBatch;// 准备游戏精灵Sprite sprite;// 准备图片加载用TextureTexture texture;public void create() {// 构建SpriteBatchspriteBatch = new SpriteBatch();// 构建Texture，图像宽与高大小都必须为2的整数次幂，否则提示异常// PS:在Android环境使用Libgdx的internal加载时必须文件必须位于assets目录下texture = new Texture(Gdx.files.internal("mySprite.png"));// 以指定Texture构建Spritesprite = new Sprite(texture);// 定位到100, 180(Libgdx使用标准笛卡尔坐标系，自左下0,0开始)sprite.setPosition(100, 180);}public void render() {// 清屏Gdx.gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT);// 初始化绘图调用spriteBatch.begin();// 绘制精灵到游戏屏幕sprite.draw(spriteBatch);// 结束绘图调用spriteBatch.end();}public void dispose() {// 释放占用的资源spriteBatch.dispose();texture.dispose();}public void resume() {}public void pause() {}public void resize(int width, int height) {}}public void onCreate(Bundle bundle) {super.onCreate(bundle);// 初始化游戏屏幕，并设置是否支持GLES 2.0，如果您对向下兼容没什么需要选择true即可(2.1以上)，否则选择false。initialize(new TestSprite(), true);}}

Pixmap:

Libgdx所提供的像素级图像渲染用类，由于Libgdx目前以JNI方式自带图像解码器，所以我们可以直接将Pixmap理解为一个Android中Bitmap的替代者，两者间实现细节虽有差别，但具体作用却大同小异。Pixmap支持Alpha、LuminanceAlpha、RGB565、RGBA4444、RGB888、RGBA8888等五种图像彩色模式，支持png、jpg、bmp等三种图像文件的读取和加载。一般来说，Pixmap必须和Texture混用才能真正显示画面。不过在事实上，Libgdx的Texture里已经内置有Pixmap了。

// Libgdx的Pixmap使用public class Main extends AndroidApplication {class TestPixmap implements ApplicationListener {// 准备绘图用SpriteBatchSpriteBatch spriteBatch;// Pixmap是Libgdx提供的针对opengl像素操作的上级封装，它可以凭空构建一个像素贴图，// 但是它的现实必须通过Texture。Pixmap pixmap;// 准备TextureTexture texture;public void create() {// 构建SpriteBatchspriteBatch = new SpriteBatch();// 构建Pixmap（在Android环境使用internal加载模式时，文件必须放置于assets文件夹下）pixmap = new Pixmap(Gdx.files.internal("myPixmap.png"));// 绘制一个蓝方块到Ball图像之上pixmap.setColor(Color.BLUE.r, Color.BLUE.g, Color.BLUE.b,Color.BLUE.a);pixmap.drawRectangle(15, 15, 40, 40);// 以指定Pixmap构建Texturetexture = new Texture(pixmap);// 注入Texture后的pixmap已经没用，可以注销pixmap.dispose();}public void dispose() {spriteBatch.dispose();texture.dispose();}public void pause() {}public void render() {// 清屏Gdx.gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT);// 初始化绘图调用spriteBatch.begin();// 绘制精灵到游戏屏幕spriteBatch.draw(texture, 100, 180);// 结束绘图调用spriteBatch.end();}public void resize(int width, int height) {}public void resume() {}}public void onCreate(Bundle bundle) {super.onCreate(bundle);// 初始化游戏屏幕，并设置是否支持GLES 2.0，如果您对向下兼容没什么需要选择true即可(2.1以上)，否则选择false。initialize(new TestPixmap(), true);}}

BitmapFont:

Libgdx所提供的OpenGL文字用类，构造BitmapFont时需要一个描述文字构成的fnt文件，和一个提供文字图片的png文件（PS:在Libgdx的com.badlogic.gdx.utils包下有提供内置字库，目前仅支持英文、数字和常见符号），同SpriteBatch相配合时能够完成一些基础的文字绘图。值得一提的是，我们也可以使用BitmapFontCache类将BitmapFont包装成了一个静态的Font实例，以避免大量贴图时产生的不必要损耗。

//libgdx的文字显示public class Main extends AndroidApplication {class TestFont extends Game {// SpriteBatch是libgdx提供的opengl封装，可以在其中执行一些常规的图像渲染，// 并且libgdx所提供的大多数图形功能也是围绕它建立的。SpriteBatch spriteBatch;// BitmapFont是libgdx提供的文字显示用类，内部将图片转化为可供opengl调用的// 文字贴图(默认不支持中文)。BitmapFont font;public void create() {//构建SpriteBatch用于图像处理(内部调用opengl或opengles)spriteBatch = new SpriteBatch();//构建BitmapFont，必须有一个fnt文件描述文字构成，一个图片文件提供文字用图font = new BitmapFont(Gdx.files.internal("font.fnt"), Gdx.files.internal("font.png"), false);}public void render() { // 调用清屏Gdx.gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT);// 初始要有begin起始spriteBatch.begin();// 显示文字到屏幕指定位置// PS:Libgdx采用标准笛卡尔坐标系，自左下0,0开始font.draw(spriteBatch, "FPS" + Gdx.graphics.getFramesPerSecond(),5, 475);font.draw(spriteBatch, "Hello Libgdx", 255, 255);// 结束要有end结尾spriteBatch.end();}public void resize(int width, int height) {}public void pause() {}public void resume() {}public void dispose() {// 释放占用的资源spriteBatch.dispose();font.dispose();}}public void onCreate(Bundle bundle) {super.onCreate(bundle);// 初始化游戏屏幕，并设置是否支持GLES 2.0，如果您对向下兼容没什么需要选择true即可(2.1以上)，否则选择false。initialize(new TestFont(), true);}}

SpriteBatch:

Libgdx所提供的纹理渲染器，本质上是OpenGL的简易封装体，具体实现上与XNA中的SpriteBatch类非常近似，每次调用SpriteBatch类都必须以begin函数开头，以end函数结尾。由于Libgdx中SpriteBatch提供的功能还非常有限，所以在完全不懂OpenGL的前提下使用其进行游戏开发或许有一定难度。

ShaderProgram:

Libgdx所提供的着色器，在Android环境使用时需要GLES2.0或以上版本才能完整支持的高级渲染功能之一，内部封装着GLES2.0专用的顶点着色与片断着色Shader Model，它的本质作用是对3D对象表面进行渲染处理，此物性能基本取决于GPU（除了Google Nexus系列手机暂未见能完全跑出速度的机型）。

//libgdx的ShaderProgram使用public class Main extends AndroidApplication {class TestShader implements ApplicationListener {ShaderProgram shader;Texture texture;Texture texture2;Mesh mesh;public void create() {// 以下命令供GPU使用(不支持GLES2.0就不用跑了)String vertexShader = "attribute vec4 a_position; \n"+ "attribute vec2 a_texCoord; \n"+ "varying vec2 v_texCoord; \n"+ "void main() \n"+ "{ \n"+ " gl_Position = a_position; \n"+ " v_texCoord = a_texCoord; \n"+ "} \n";String fragmentShader = "#ifdef GL_ES\n"+ "precision mediump float;\n"+ "#endif\n"+ "varying vec2 v_texCoord; \n"+ "uniform sampler2D s_texture; \n"+ "uniform sampler2D s_texture2; \n"+ "void main() \n"+ "{ \n"+ " gl_FragColor = texture2D( s_texture, v_texCoord ) * texture2D( s_texture2, v_texCoord);\n"+ "} \n";// 构建ShaderProgramshader = new ShaderProgram(vertexShader, fragmentShader);// 构建网格对象mesh = new Mesh(true, 4, 6, new VertexAttribute(Usage.Position, 2,"a_position"), new VertexAttribute(Usage.TextureCoordinates, 2, "a_texCoord"));float[] vertices = { -0.5f, 0.5f, 0.0f, 0.0f, -0.5f, -0.5f, 0.0f,1.0f, 0.5f, -0.5f, 1.0f, 1.0f, 0.5f, 0.5f, 1.0f, 0.0f };short[] indices = { 0, 1, 2, 0, 2, 3 };// 注入定点坐标mesh.setVertices(vertices);mesh.setIndices(indices);// 以Pixmap生成两个指定内容的TexturePixmap pixmap = new Pixmap(256, 256, Format.RGBA8888);pixmap.setColor(1, 1, 1, 1);pixmap.fill();pixmap.setColor(0, 0, 0, 1);pixmap.drawLine(0, 0, 256, 256);pixmap.drawLine(256, 0, 0, 256);texture = new Texture(pixmap);pixmap.dispose();pixmap = new Pixmap(256, 256, Format.RGBA8888);pixmap.setColor(1, 1, 1, 1);pixmap.fill();pixmap.setColor(0, 0, 0, 1);pixmap.drawLine(128, 0, 128, 256);texture2 = new Texture(pixmap);pixmap.dispose();}public void dispose() {}public void pause() {}public void render() {// PS:由于使用了ShaderProgram，因此必须配合gl20模式（否则缺少关键opengles接口）Gdx.gl20.glViewport(0, 0, Gdx.graphics.getWidth(), Gdx.graphics.getHeight());Gdx.gl20.glClear(GL20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);Gdx.gl20.glActiveTexture(GL20.GL_TEXTURE0);texture.bind();Gdx.gl20.glActiveTexture(GL20.GL_TEXTURE1);texture2.bind();// 开始使用ShaderProgram渲染shader.begin();shader.setUniformi("s_texture", 0);shader.setUniformi("s_texture2", 1);mesh.render(shader, GL20.GL_TRIANGLES);// 结束ShaderProgram渲染shader.end();}public void resize(int width, int height) {}public void resume() {}}public void onCreate(Bundle bundle) {super.onCreate(bundle);// 初始化游戏屏幕，并设置是否支持GLES 2.0，如果您对向下兼容没什么需要选择true即可(2.1以上)，否则选择false。initialize(new TestShader(), true);}}

FrameBuffer:

Libgdx所提供的帧缓冲器，在Android环境使用时需要GLES2.0或以上版本才能完整支持的高级渲染功能之一，也就是常说的FrameBuffer Object（FBO）功能封装（用过JavaSE或JavaME开发游戏的朋友，绘图时大概都接触过双缓存这个概念，虽然有所差别，不过将FrameBuffer理解成起近似作用也未尝不可）此物性能彻底取决于GPU（除了Google Nexus系列手机暂未见能完全跑出速度的机型）。

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1. //libgdx的FrameBuffer使用??public?class?Main?extends?AndroidApplication?{??
2. ????class?TestFrameBuffer?implements?ApplicationListener?{??????????FrameBuffer?frameBuffer;??
3. ????????Mesh?mesh;??????????ShaderProgram?meshShader;??
4. ????????Texture?texture;??????????SpriteBatch?spriteBatch;??
5. ????????//?PS:如果不支持GLES2.0就不用试了??????????public?void?create()?{??
6. ????????????mesh?=?new?Mesh(true,?3,?0,?new?VertexAttribute(Usage.Position,?3,??????????????????????"a_Position"),?new?VertexAttribute(Usage.ColorPacked,?4,??
7. ????????????????????"a_Color"),?new?VertexAttribute(Usage.TextureCoordinates,??????????????????????2,?"a_texCoords"));??
8. ????????????float?c1?=?Color.toFloatBits(255,?0,?0,?255);??????????????float?c2?=?Color.toFloatBits(255,?0,?0,?255);??
9. ????????????float?c3?=?Color.toFloatBits(0,?0,?255,?255);??????????????mesh.setVertices(new?float[]?{?-0.5f,?-0.5f,?0,?c1,?0,?0,?0.5f,??
10. ????????????????????-0.5f,?0,?c2,?1,?0,?0,?0.5f,?0,?c3,?0.5f,?1?});??????????????texture?=?new?Texture(Gdx.files.internal("myTest.png"));??
11. ????????????spriteBatch?=?new?SpriteBatch();??????????????frameBuffer?=?new?FrameBuffer(Format.RGB565,?128,?128,?true);??
12. ????????????String?vertexShader?=?"attribute?vec4?a_Position;????\n"??????????????????????+?"attribute?vec4?a_Color;\n"??
13. ????????????????????+?"attribute?vec2?a_texCoords;\n"?+?"varying?vec4?v_Color;"??????????????????????+?"varying?vec2?v_texCoords;?\n"?+??
14. ????????????????????"void?main()??????????????????\n"??????????????????????+?"{????????????????????????????\n"??
15. ????????????????????+?"???v_Color?=?a_Color;"??????????????????????+?"???v_texCoords?=?a_texCoords;\n"??
16. ????????????????????+?"???gl_Position?=???a_Position;??\n"??????????????????????+?"}????????????????????????????\n";??
17. ????????????String?fragmentShader?=?"precision?mediump?float;\n"??????????????????????+?"varying?vec4?v_Color;\n"??
18. ????????????????????+?"varying?vec2?v_texCoords;?\n"??????????????????????+?"uniform?sampler2D?u_texture;\n"??
19. ????????????????????+??????????????????????"void?main()??????????????????????????????????\n"??
20. ????????????????????+?"{????????????????????????????????????????????\n"??????????????????????+?"??gl_FragColor?=?v_Color?*?texture2D(u_texture,?v_texCoords);\n"??
21. ????????????????????+?"}";??????????????meshShader?=?new?ShaderProgram(vertexShader,?fragmentShader);??
22. ????????????if?(meshShader.isCompiled()?==?false)??????????????????throw?new?IllegalStateException(meshShader.getLog());??
23. ????????}??????????public?void?dispose()?{??
24. ????????}??????????public?void?pause()?{??
25. ????????}??????????public?void?render()?{??
26. ????????????frameBuffer.begin();??????????????Gdx.graphics.getGL20().glViewport(0,?0,?frameBuffer.getWidth(),??
27. ????????????????????frameBuffer.getHeight());??????????????Gdx.graphics.getGL20().glClearColor(0f,?1f,?0f,?1);??
28. ????????????Gdx.graphics.getGL20().glClear(GL20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);??????????????Gdx.graphics.getGL20().glEnable(GL20.GL_TEXTURE_2D);??
29. ????????????texture.bind();??????????????meshShader.begin();??
30. ????????????meshShader.setUniformi("u_texture",?0);??????????????mesh.render(meshShader,?GL20.GL_TRIANGLES);??
31. ????????????meshShader.end();??????????????frameBuffer.end();??
32. ????????????Gdx.graphics.getGL20().glViewport(0,?0,?Gdx.graphics.getWidth(),??????????????????????Gdx.graphics.getHeight());??
33. ????????????Gdx.graphics.getGL20().glClearColor(0.2f,?0.2f,?0.2f,?1);??????????????Gdx.graphics.getGL20().glClear(GL20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);??
34. ????????????spriteBatch.begin();??????????????spriteBatch.draw(frameBuffer.getColorBufferTexture(),?0,?0,?256,?