A Simple Input Manager for XNA

A Simple Input Manager for XNA

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(update on 4.28 09: 這篇文章的設計是有bug的，詳細更新可以看這裡)

           Why we need input manager? 在PC平台上，KeyboardState和MouseState提供了基本的使用者輸入資訊，但是對實際編寫遊戲來說，還缺少了幾個關鍵功能。首先，這兩個類只能“拉”出資料，而不能主動“推”資料，也就是說，需要用戶端顯式查詢某個鍵的狀態，而不能當鍵狀態發生改變時通知客戶。其次，IsKeyDown和IsKeyUp返回的值並不是我們所預期的。對於普通的KeyDown事件來說，只在按鍵第一次被按下的時候觸發，比如我們在t1時刻按下按鍵，觸發keydown事件，到t2時刻，即使按鍵仍然處於按下的狀態，也不應該觸發keydown事件。而對於IsKeyDown來說，不論何時，只要按鍵處於按下狀態就一直返回true，IsKeyUp也具有同樣的行為。我習慣把XNA的IsKeyDown成為pressing，而把只在按鍵第一次狀態變化時觸發的事件成為keydown或者keyup。最後，查詢某個鍵被按下了多久，也是很常見的操作。

           基於以上討論，input manager其實只是一個簡單的類，只需要具有以下功能：
1. 同時支援推和拉模型
2. 支援以下事件：KeyDown, KeyUp, KeyPressing, MouseDown, MouseUp, MousePressing, MouseMove, MouseWheel。大部分事件接受一個void GenericEventHandle<T>(T t); 類型的委託
3. 支援查詢某個按鍵被按下的時間

 我們可以馬上寫出Input Manger的介面：

           實現起來也非常簡單，儲存當前和上一次更新時的鍵盤，滑鼠狀態。遊戲主迴圈調用Update，每次更新時次迭代所有鍵，檢查狀態是否有改變，觸發相應的事件。為了支援時間查詢，用一個Dirctionay來記錄每個按鍵被按下的時間。

          這裡有兩點需要注意的地方：首先，迭代更新按鍵狀態不要用foreach + Enum.GetValues(typeof(Keys))的方法來實現。GetValues基於反射，相對來說是比較慢的操作。可以嘗試把所有枚舉值儲存到普通數組裡，迭代數組來遍曆所有按鍵要快的多。另外，記錄每個按鍵時間的Dirctionay不要用Enum做key。使用Enum類型做key，需要進行裝箱。把Enum轉換成int再做為Dirctionay的索引值來使用，就能得到很大的效能提升。

          當然這裡還有一個潛在的問題，應該以多快的頻率來更新輸入狀態呢? 前面提到過，在遊戲主迴圈中調用update()，這意味著對於IsFixedTimeStep為true的XNA遊戲來說，將每秒更新60次；而對IsFixedTimeStep為false的遊戲來說，根據實際情況，每秒更新幾十次或者幾百次都是有可能的。問題是我們需要每秒更新那麼多次嗎？目前鍵盤打字速度的世界記錄是大約每分鐘800次，也就是每秒13次，我沒有找到滑鼠滑鼠鍵按兩下速度的世界記錄，不過自己測試了以下，每秒6～8次點擊已經是極限速度。根據奈奎斯特(Nyquist)採樣定理，只要採樣頻率大於訊號中最高頻率的2倍時，就能完整保留原始訊號中的資訊，也就是說，即使你是世界冠軍，每秒30次更新就足以捕獲你的所有輸入。從上面的類圖中可以看到，我們允許使用者分別設定鍵盤，滑鼠擊鍵的更新頻率和滑鼠移動事件的觸發頻率，因此，update中的代碼可能看起來是這樣的：

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還有一個active屬性。原因是當XNA遊戲失去焦點時，KeyboardState和MouseState仍然能捕獲到使用者輸入，對大多數遊戲來數，這顯然是不必要的，所以當遊戲失去焦點時，我們將把Input Manager的active屬性設定為false，停止更新輸入。

接下來的工作
         

 

 最後要說的是，KeyboardState返回的所有鍵盤訊息，都是Keys枚舉的一個值，如果你想編寫文字框，允許使用者輸入，必須把各個枚舉值轉換為相應的字元。詳細的實現也許非常複雜，你要考慮shift按下或者Caps Lock是否開啟; 又或者你希望把每個鍵盤訊息映射為遊戲內的某個訊息，等等。那麼也許就需要在input manage之上，再建立一個InputMessageTranslator之類的東西了。