A Simple Input Manager for XNA

A Simple Input Manager for XNA

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(update on 4.28 09: 这篇文章的设计是有bug的，详细更新可以看这里)

           Why we need input manager? 在PC平台上，KeyboardState和MouseState提供了基本的用户输入信息，但是对实际编写游戏来说，还缺少了几个关键功能。首先，这两个类只能“拉”出数据，而不能主动“推”数据，也就是说，需要客户端显式查询某个键的状态，而不能当键状态发生改变时通知客户。其次，IsKeyDown和IsKeyUp返回的值并不是我们所预期的。对于普通的KeyDown事件来说，只在按键第一次被按下的时候触发，比如我们在t1时刻按下按键，触发keydown事件，到t2时刻，即使按键仍然处于按下的状态，也不应该触发keydown事件。而对于IsKeyDown来说，不论何时，只要按键处于按下状态就一直返回true，IsKeyUp也具有同样的行为。我习惯把XNA的IsKeyDown成为pressing，而把只在按键第一次状态变化时触发的事件成为keydown或者keyup。最后，查询某个键被按下了多久，也是很常见的操作。

           基于以上讨论，input manager其实只是一个简单的类，只需要具有以下功能：
1. 同时支持推和拉模型
2. 支持以下事件：KeyDown, KeyUp, KeyPressing, MouseDown, MouseUp, MousePressing, MouseMove, MouseWheel。大部分事件接受一个void GenericEventHandle<T>(T t); 类型的委托
3. 支持查询某个按键被按下的时间

 我们可以马上写出Input Manger的接口：

           实现起来也非常简单，保存当前和上一次更新时的键盘，鼠标状态。游戏主循环调用Update，每次更新时次迭代所有键，检查状态是否有改变，触发相应的事件。为了支持时间查询，用一个Dirctionay来记录每个按键被按下的时间。

          这里有两点需要注意的地方：首先，迭代更新按键状态不要用foreach + Enum.GetValues(typeof(Keys))的方法来实现。GetValues基于反射，相对来说是比较慢的操作。可以尝试把所有枚举值保存到普通数组里，迭代数组来遍历所有按键要快的多。另外，记录每个按键时间的Dirctionay不要用Enum做key。使用Enum类型做key，需要进行装箱。把Enum转换成int再做为Dirctionay的键值来使用，就能得到很大的性能提升。

          当然这里还有一个潜在的问题，应该以多快的频率来更新输入状态呢? 前面提到过，在游戏主循环中调用update()，这意味着对于IsFixedTimeStep为true的XNA游戏来说，将每秒更新60次；而对IsFixedTimeStep为false的游戏来说，根据实际情况，每秒更新几十次或者几百次都是有可能的。问题是我们需要每秒更新那么多次吗？目前键盘打字速度的世界记录是大约每分钟800次，也就是每秒13次，我没有找到鼠标点击速度的世界记录，不过自己测试了以下，每秒6～8次点击已经是极限速度。根据奈奎斯特(Nyquist)采样定理，只要采样频率大于信号中最高频率的2倍时，就能完整保留原始信号中的信息，也就是说，即使你是世界冠军，每秒30次更新就足以捕获你的所有输入。从上面的类图中可以看到，我们允许用户分别设置键盘，鼠标击键的更新频率和鼠标移动事件的触发频率，因此，update中的代码可能看起来是这样的：

1. public void Update(GameTime gameTime)
2. {
3.     float elapsedTime = (float)(gameTime.ElapsedGameTime.TotalSeconds);
4.     keyboardUpdateCount += elapsedTime;
5.     mouseButtonUpdateCount += elapsedTime;
6.     mouseMoveUpdateCount += elapsedTime;
7.     if (keyboardUpdateCount >= keyboardUpdateInterval)
8.     {
9.         //Update keyboard state,fire keyboard event
10.         keyboardUpdateCount = 0;
11.     }
12.     if (mouseButtonUpdateCount >= mouseButtonUpdateInterval)
13.     {
14.         //update mouse state,fire mouse event
15.         mouseButtonUpdateCount = 0;
16.     }
17.     if (mouseMoveUpdateCount >= mouseMoveUpdateInterval)
18.     {
19.         //update mouse position,fire mouse move event if needed
20.         mouseMoveUpdateCount = 0;
21.     }
22. }

           你可以注意到Input Manager还有一个active属性。原因是当XNA游戏失去焦点时，KeyboardState和MouseState仍然能捕获到用户输入，对大多数游戏来数，这显然是不必要的，所以当游戏失去焦点时，我们将把Input Manager的active属性设置为false，停止更新输入。

接下来的工作
         

 

 最后要说的是，KeyboardState返回的所有键盘消息，都是Keys枚举的一个值，如果你想编写文本框，允许用户输入，必须把各个枚举值转换为相应的字符。详细的实现也许非常复杂，你要考虑shift按下或者Caps Lock是否开启; 又或者你希望把每个键盘消息映射为游戏内的某个消息，等等。那么也许就需要在input manage之上，再建立一个InputMessageTranslator之类的东西了。