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# Extra2D 模块系统
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## 概述
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Extra2D 采用模块化架构设计（参考 Kiwano），所有核心功能通过模块系统和服务系统管理。系统提供：
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- **统一的生命周期管理**：初始化、更新、渲染、关闭
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- **优先级排序**：确保模块按正确顺序初始化
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- **显式注册**：通过 `Application::use()` 注册模块
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- **Context 模式**：使用上下文对象遍历模块链
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- **依赖注入**：通过服务定位器解耦模块间依赖
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## 架构图
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```
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ Application │
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│ (协调模块和服务，通过服务定位器获取依赖) │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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||
│
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┌───────────────┴───────────────┐
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▼ ▼
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┌─────────────────────────────┐ ┌─────────────────────────────┐
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│ Modules │ │ ServiceLocator │
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│ (模块列表，按优先级排序) │ │ (服务定位器，管理运行时服务) │
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||
└─────────────────────────────┘ └─────────────────────────────┘
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||
│ │
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||
┌─────┴─────┐ ┌───────┴───────┐
|
||
▼ ▼ ▼ ▼
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┌───────────┐ ┌───────────┐ ┌───────────┐ ┌───────────┐
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│ Config │ │ Window │ │ Scene │ │ Timer │
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||
│ Module │ │ Module │ │ Service │ │ Service │
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└───────────┘ └───────────┘ └───────────┘ └───────────┘
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```
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## 模块基类
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### Module
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所有模块只需继承 `Module` 基类，实现需要的生命周期方法：
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```cpp
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class Module {
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public:
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virtual ~Module() = default;
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/**
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* @brief 设置模块（初始化）
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*/
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virtual void setupModule() {}
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/**
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* @brief 销毁模块
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||
*/
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virtual void destroyModule() {}
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/**
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* @brief 更新时
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||
*/
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virtual void onUpdate(UpdateContext& ctx) { ctx.next(); }
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||
/**
|
||
* @brief 渲染前
|
||
*/
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virtual void beforeRender(RenderContext& ctx) { ctx.next(); }
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/**
|
||
* @brief 渲染时
|
||
*/
|
||
virtual void onRender(RenderContext& ctx) { ctx.next(); }
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||
/**
|
||
* @brief 渲染后
|
||
*/
|
||
virtual void afterRender(RenderContext& ctx) { ctx.next(); }
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||
/**
|
||
* @brief 事件处理
|
||
*/
|
||
virtual void handleEvent(EventContext& ctx) { ctx.next(); }
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/**
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||
* @brief 获取模块名称
|
||
*/
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||
virtual const char* getName() const = 0;
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||
/**
|
||
* @brief 获取模块优先级
|
||
*/
|
||
virtual int getPriority() const { return 0; }
|
||
};
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```
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### 模块上下文
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用于遍历模块链，支持链式调用：
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```cpp
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/**
|
||
* @brief 模块上下文基类
|
||
*/
|
||
class ModuleContext {
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public:
|
||
void next(); // 遍历下一个模块
|
||
bool isDone() const; // 检查是否完成
|
||
};
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 更新上下文
|
||
*/
|
||
class UpdateContext : public ModuleContext {
|
||
public:
|
||
float getDeltaTime() const; // 获取帧间隔时间
|
||
};
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 渲染上下文
|
||
*/
|
||
class RenderContext : public ModuleContext {
|
||
public:
|
||
enum class Phase { Before, On, After };
|
||
Phase getPhase() const;
|
||
};
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 事件上下文
|
||
*/
|
||
class EventContext : public ModuleContext {
|
||
};
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||
```
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---
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## 模块 vs 服务
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| 特性 | 模块 (Module) | 服务 (Service) |
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|-----|--------------|---------------|
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| 用途 | 平台级初始化 | 运行时功能 |
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| 生命周期 | Application 管理 | ServiceLocator 管理 |
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| 注册方式 | `app.use(module)` | `locator.registerService()` |
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| 可替换性 | 编译时确定 | 运行时可替换 |
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| 示例 | Window, Render, Input | Scene, Timer, Event, Camera |
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## 模块优先级
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模块按优先级从小到大初始化，关闭时逆序执行：
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| 模块 | 优先级 | 说明 |
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|------|--------|------|
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| LoggerModule | -1 | 最先初始化 |
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| ConfigModule | 0 | 配置加载 |
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| PlatformModule | 10 | 平台初始化 |
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| WindowModule | 20 | 窗口创建 |
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| InputModule | 30 | 输入系统 |
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| RenderModule | 40 | 渲染系统 |
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| ScriptModule | 500 | 脚本系统 |
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| 用户模块 | 1000+ | 用户自定义 |
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## 创建新模块
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### 简单示例
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```cpp
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#include <extra2d/core/module.h>
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class MyModule : public extra2d::Module {
|
||
public:
|
||
const char* getName() const override { return "MyModule"; }
|
||
|
||
int getPriority() const override { return 1000; }
|
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||
void setupModule() override {
|
||
// 初始化资源
|
||
extra2d::E2D_LOG_INFO("MyModule initialized");
|
||
}
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||
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||
void destroyModule() override {
|
||
// 清理资源
|
||
extra2d::E2D_LOG_INFO("MyModule destroyed");
|
||
}
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||
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||
void onUpdate(extra2d::UpdateContext& ctx) override {
|
||
// 更新逻辑
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||
ctx.next(); // 继续下一个模块
|
||
}
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||
};
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||
```
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### 注册模块
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```cpp
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int main() {
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auto& app = extra2d::Application::get();
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MyModule myModule;
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app.use(myModule); // 显式注册
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||
app.init();
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app.run();
|
||
return 0;
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}
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```
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||
### 带配置的模块
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||
```cpp
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||
// my_module.h
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||
#pragma once
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||
#include <extra2d/core/module.h>
|
||
#include <string>
|
||
|
||
struct MyModuleConfig {
|
||
std::string greeting = "Hello!";
|
||
int repeatCount = 1;
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};
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class MyModule : public extra2d::Module {
|
||
public:
|
||
MyModule();
|
||
~MyModule() override;
|
||
|
||
const char* getName() const override { return "MyModule"; }
|
||
int getPriority() const override { return 1000; }
|
||
|
||
void setupModule() override;
|
||
void destroyModule() override;
|
||
void onUpdate(extra2d::UpdateContext& ctx) override;
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||
|
||
void setConfig(const MyModuleConfig& config) { config_ = config; }
|
||
void sayHello() const;
|
||
|
||
private:
|
||
MyModuleConfig config_;
|
||
float time_ = 0.0f;
|
||
};
|
||
```
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||
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||
```cpp
|
||
// my_module.cpp
|
||
#include "my_module.h"
|
||
#include <extra2d/utils/logger.h>
|
||
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||
MyModule::MyModule() : Module() {}
|
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||
MyModule::~MyModule() {
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||
if (isInitialized()) {
|
||
destroyModule();
|
||
}
|
||
}
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||
void MyModule::setupModule() {
|
||
if (isInitialized()) return;
|
||
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||
setInitialized(true);
|
||
E2D_LOG_INFO("MyModule initialized");
|
||
E2D_LOG_INFO(" Greeting: {}", config_.greeting);
|
||
E2D_LOG_INFO(" Repeat Count: {}", config_.repeatCount);
|
||
|
||
sayHello();
|
||
}
|
||
|
||
void MyModule::destroyModule() {
|
||
if (!isInitialized()) return;
|
||
|
||
E2D_LOG_INFO("MyModule shutdown");
|
||
setInitialized(false);
|
||
}
|
||
|
||
void MyModule::onUpdate(extra2d::UpdateContext& ctx) {
|
||
if (!isInitialized()) {
|
||
ctx.next();
|
||
return;
|
||
}
|
||
|
||
time_ += ctx.getDeltaTime();
|
||
|
||
if (time_ >= 5.0f) {
|
||
sayHello();
|
||
time_ = 0.0f;
|
||
}
|
||
|
||
ctx.next();
|
||
}
|
||
|
||
void MyModule::sayHello() const {
|
||
for (int i = 0; i < config_.repeatCount; ++i) {
|
||
E2D_LOG_INFO("[MyModule] {}", config_.greeting);
|
||
}
|
||
}
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||
```
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||
---
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||
## 内置模块
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### Config 模块
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**职责**：管理 ConfigManager 和应用配置
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||
**优先级**：0
|
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||
```cpp
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||
extra2d::AppConfig config;
|
||
config.appName = "My Application";
|
||
config.appVersion = "1.0.0";
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||
```
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|
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---
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||
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||
### Logger 模块
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||
|
||
**职责**：日志系统初始化
|
||
|
||
**优先级**：-1（最先初始化）
|
||
|
||
```cpp
|
||
extra2d::LoggerModule loggerModule;
|
||
loggerModule.setLogLevel(extra2d::LogLevel::Debug);
|
||
loggerModule.setFileOutput("app.log");
|
||
app.use(loggerModule);
|
||
```
|
||
|
||
---
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||
|
||
### Platform 模块
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||
|
||
**职责**：平台检测和平台特定初始化
|
||
|
||
**优先级**：10
|
||
|
||
**支持平台**：
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- Windows
|
||
- Linux
|
||
- macOS
|
||
- Nintendo Switch
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||
---
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||
|
||
### Window 模块
|
||
|
||
**职责**：窗口创建和管理
|
||
|
||
**优先级**：20
|
||
|
||
**后端**：统一使用 SDL2
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||
|
||
```cpp
|
||
extra2d::WindowModule windowModule;
|
||
extra2d::WindowConfigData windowConfig;
|
||
windowConfig.title = "My App";
|
||
windowConfig.width = 1280;
|
||
windowConfig.height = 720;
|
||
windowConfig.vsync = true;
|
||
windowModule.setWindowConfig(windowConfig);
|
||
app.use(windowModule);
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### Input 模块
|
||
|
||
**职责**：输入设备管理（键盘、鼠标、手柄）
|
||
|
||
**优先级**：30
|
||
|
||
```cpp
|
||
extra2d::InputModule inputModule;
|
||
extra2d::InputConfigData inputConfig;
|
||
inputConfig.deadzone = 0.15f;
|
||
inputConfig.enableVibration = true;
|
||
inputModule.setInputConfig(inputConfig);
|
||
app.use(inputModule);
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### Render 模块
|
||
|
||
**职责**：渲染器初始化和管理
|
||
|
||
**优先级**：40
|
||
|
||
```cpp
|
||
extra2d::RenderModule renderModule;
|
||
extra2d::RenderModuleConfig renderConfig;
|
||
renderConfig.vsync = true;
|
||
renderConfig.multisamples = 4;
|
||
renderModule.setRenderConfig(renderConfig);
|
||
app.use(renderModule);
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 服务系统
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||
|
||
### IService
|
||
|
||
服务接口基类：
|
||
|
||
```cpp
|
||
class IService {
|
||
public:
|
||
virtual ~IService() = default;
|
||
|
||
virtual ServiceInfo getServiceInfo() const = 0;
|
||
virtual bool initialize() = 0;
|
||
virtual void shutdown() = 0;
|
||
virtual void update(float deltaTime);
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
### 内置服务
|
||
|
||
| 服务 | 用途 | 优先级 |
|
||
|-----|------|-------|
|
||
| EventService | 事件分发 | 100 |
|
||
| TimerService | 计时器 | 200 |
|
||
| SceneService | 场景管理 | 300 |
|
||
| CameraService | 相机系统 | 400 |
|
||
|
||
### 使用服务
|
||
|
||
```cpp
|
||
auto& app = extra2d::Application::get();
|
||
|
||
// 获取服务
|
||
auto sceneService = app.scenes();
|
||
auto timerService = app.timers();
|
||
auto eventService = app.events();
|
||
auto cameraService = app.camera();
|
||
|
||
// 使用场景服务
|
||
sceneService->pushScene(myScene);
|
||
|
||
// 使用计时器服务
|
||
timerService->addTimer(1.0f, []() {
|
||
E2D_LOG_INFO("Timer fired!");
|
||
});
|
||
|
||
// 使用事件服务
|
||
eventService->addListener(extra2d::EventType::KeyPress, [](extra2d::Event& e) {
|
||
auto& keyEvent = std::get<extra2d::KeyEvent>(e.data);
|
||
E2D_LOG_INFO("Key pressed: {}", keyEvent.keyCode);
|
||
});
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 输入事件系统
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||
|
||
### 事件类型
|
||
|
||
```cpp
|
||
enum class EventType {
|
||
// 键盘
|
||
KeyPress,
|
||
KeyRelease,
|
||
KeyRepeat,
|
||
|
||
// 鼠标
|
||
MousePress,
|
||
MouseRelease,
|
||
MouseMove,
|
||
MouseScroll,
|
||
|
||
// 手柄
|
||
GamepadConnect,
|
||
GamepadDisconnect,
|
||
GamepadPress,
|
||
GamepadRelease,
|
||
|
||
// 触摸
|
||
TouchBegin,
|
||
TouchMove,
|
||
TouchEnd,
|
||
|
||
// 窗口
|
||
WindowResize,
|
||
WindowClose,
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
### 事件监听
|
||
|
||
```cpp
|
||
auto eventService = app.events();
|
||
|
||
// 监听键盘事件
|
||
eventService->addListener(EventType::KeyPress, [](Event& e) {
|
||
auto& key = std::get<KeyEvent>(e.data);
|
||
if (key.scancode == static_cast<int>(Key::Escape)) {
|
||
Application::get().quit();
|
||
}
|
||
});
|
||
|
||
// 监听鼠标事件
|
||
eventService->addListener(EventType::MousePress, [](Event& e) {
|
||
auto& mouse = std::get<MouseEvent>(e.data);
|
||
E2D_LOG_INFO("Click at ({}, {})", mouse.position.x, mouse.position.y);
|
||
});
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 场景图系统
|
||
|
||
### Node 基类
|
||
|
||
```cpp
|
||
class Node : public std::enable_shared_from_this<Node> {
|
||
public:
|
||
// 层级管理
|
||
void addChild(Ptr<Node> child);
|
||
void removeChild(Ptr<Node> child);
|
||
Ptr<Node> getParent() const;
|
||
|
||
// 变换属性
|
||
void setPos(const Vec2& pos);
|
||
void setRotation(float degrees);
|
||
void setScale(const Vec2& scale);
|
||
|
||
// 世界变换
|
||
Vec2 toWorld(const Vec2& localPos) const;
|
||
glm::mat4 getWorldTransform() const;
|
||
|
||
// 生命周期回调
|
||
virtual void onEnter();
|
||
virtual void onExit();
|
||
virtual void onUpdate(float dt);
|
||
virtual void onRender(RenderBackend& renderer);
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
### ShapeNode 形状节点
|
||
|
||
```cpp
|
||
// 创建形状节点
|
||
auto rect = ShapeNode::createFilledRect(
|
||
Rect(0, 0, 100, 100),
|
||
Color(1.0f, 0.4f, 0.4f, 1.0f)
|
||
);
|
||
|
||
auto circle = ShapeNode::createFilledCircle(
|
||
Vec2(0, 0), 50,
|
||
Color(0.4f, 0.4f, 1.0f, 1.0f)
|
||
);
|
||
|
||
auto triangle = ShapeNode::createFilledTriangle(
|
||
Vec2(0, -40), Vec2(-35, 30), Vec2(35, 30),
|
||
Color(0.4f, 1.0f, 0.4f, 1.0f)
|
||
);
|
||
```
|
||
|
||
### 变换继承
|
||
|
||
```cpp
|
||
auto parent = makeShared<Node>();
|
||
parent->setPos(100, 100);
|
||
parent->setRotation(45);
|
||
|
||
auto child = makeShared<Node>();
|
||
child->setPos(50, 0); // 相对于父节点
|
||
parent->addChild(child);
|
||
|
||
// child 会随 parent 一起旋转
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 视口适配系统
|
||
|
||
### ViewportAdapter
|
||
|
||
```cpp
|
||
enum class ViewportMode {
|
||
AspectRatio, // 保持宽高比，可能有黑边
|
||
Stretch, // 拉伸填满整个窗口
|
||
Center, // 居中显示，不缩放
|
||
Custom // 自定义缩放和偏移
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
### 使用 CameraService 配置视口
|
||
|
||
```cpp
|
||
auto cameraService = app.camera();
|
||
if (cameraService) {
|
||
extra2d::ViewportConfig vpConfig;
|
||
vpConfig.logicWidth = 1280.0f;
|
||
vpConfig.logicHeight = 720.0f;
|
||
vpConfig.mode = extra2d::ViewportMode::AspectRatio;
|
||
|
||
cameraService->setViewportConfig(vpConfig);
|
||
cameraService->updateViewport(windowWidth, windowHeight);
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 示例
|
||
|
||
完整示例请参考：
|
||
- [examples/hello_module/](../../examples/hello_module/) - 自定义模块示例
|
||
- [examples/basic/main.cpp](../../examples/basic/main.cpp) - 基础示例
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 最佳实践
|
||
|
||
### 1. 模块优先级
|
||
|
||
```cpp
|
||
// 核心模块使用低优先级
|
||
class LoggerModule : public Module {
|
||
int getPriority() const override { return -1; }
|
||
};
|
||
|
||
// 用户模块使用高优先级
|
||
class MyModule : public Module {
|
||
int getPriority() const override { return 1000; }
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
### 2. 链式调用
|
||
|
||
```cpp
|
||
void onUpdate(UpdateContext& ctx) override {
|
||
// 执行更新逻辑
|
||
doSomething();
|
||
|
||
// 继续下一个模块
|
||
ctx.next();
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### 3. 检查初始化状态
|
||
|
||
```cpp
|
||
void onUpdate(UpdateContext& ctx) override {
|
||
if (!isInitialized()) {
|
||
ctx.next();
|
||
return;
|
||
}
|
||
|
||
// 执行更新逻辑
|
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ctx.next();
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