【行为型之模板方法模式】游戏开发实战——Unity标准化流程与可扩展架构的核心实现
文章目录
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- 模板方法模式（Template Method Pattern）深度解析
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- 一、模式本质与核心价值
- 二、经典UML结构
- 三、Unity实战代码（关卡流程系统）
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- 1. 定义抽象模板类
- 2. 实现具体子类
- 3. 客户端使用
- 四、模式进阶技巧
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- 1. 钩子方法（Hook）
- 2. 阶段状态控制
- 3. 异步加载优化
- 五、游戏开发典型应用场景
- 六、性能优化策略
- 七、模式对比与选择
- 八、最佳实践原则
- 九、常见问题解决方案
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模板方法模式（Template Method Pattern）深度解析
——以Unity实现标准化游戏流程与灵活AI行为框架为核心案例
一、模式本质与核心价值
核心目标：
✅ 定义算法骨架，将某些步骤延迟到子类实现
✅ 复用算法结构，确保流程一致性
✅ 避免代码冗余，通过继承实现差异化
关键术语：
- AbstractClass（抽象类）：定义模板方法和抽象操作
- ConcreteClass（具体子类）：实现抽象操作的具体逻辑
- Template Method（模板方法）：定义算法的步骤序列
数学表达：
设算法流程为：A → B → C → D
模板方法确保所有子类遵循此流程，但允许自定义B和C的实现
二、经典UML结构
«abstract»
GameLevel
+LoadLevel()
+Initialize()
+StartLevel()
+EndLevel()
+PlayLevel()
BossLevel
+Initialize()
+StartLevel()
+EndLevel()
PuzzleLevel
+Initialize()
+StartLevel()
+EndLevel()
三、Unity实战代码（关卡流程系统）
1. 定义抽象模板类
public abstract class GameLevel : MonoBehaviour {
// 模板方法（不可重写）
public sealed override IEnumerator PlayLevel() {
LoadLevelAssets();
yield return InitializeLevel();
yield return StartLevelCore();
yield return EndLevelProcess();
Cleanup();
}
// 具体步骤（部分有默认实现）
protected virtual void LoadLevelAssets() {
Debug.Log("加载基础资源...");
// 加载公共资源逻辑
}
protected abstract IEnumerator InitializeLevel();
protected abstract IEnumerator StartLevelCore();
protected virtual IEnumerator EndLevelProcess() {
Debug.Log("执行默认结算流程...");
yield return new WaitForSeconds(1);
}
protected virtual void Cleanup() {
Debug.Log("清理临时资源...");
}
}
2. 实现具体子类
// BOSS关卡
public class BossLevel : GameLevel {
[SerializeField] private GameObject _bossPrefab;
protected override IEnumerator InitializeLevel() {
Debug.Log("生成BOSS...");
Instantiate(_bossPrefab);
yield return new WaitForSeconds(2);
}
protected override IEnumerator StartLevelCore() {
Debug.Log("开始BOSS战！");
// BOSS战斗逻辑
yield return new WaitUntil(() => !IsBossAlive());
}
private bool IsBossAlive() {
// 检测BOSS存活状态
return true;
}
}
// 解谜关卡
public class PuzzleLevel : GameLevel {
[SerializeField] private PuzzleSystem _puzzle;
protected override IEnumerator InitializeLevel() {
Debug.Log("初始化谜题组件...");
_puzzle.ResetPuzzle();
yield return null;
}
protected override IEnumerator StartLevelCore() {
Debug.Log("启动谜题...");
yield return new WaitUntil(() => _puzzle.IsSolved);
}
protected override IEnumerator EndLevelProcess() {
yield return base.EndLevelProcess();
Debug.Log("展示解谜奖励...");
yield return new WaitForSeconds(2);
}
}
3. 客户端使用
public class LevelManager : MonoBehaviour {
[SerializeField] private GameLevel _currentLevel;
void Start() {
StartCoroutine(PlayCurrentLevel());
}
private IEnumerator PlayCurrentLevel() {
yield return _currentLevel.PlayLevel();
Debug.Log("关卡流程结束！");
}
public void SwitchLevel(GameLevel newLevel) {
_currentLevel = newLevel;
StartCoroutine(PlayCurrentLevel());
}
}
四、模式进阶技巧
1. 钩子方法（Hook）
protected virtual bool ShouldSkipIntro() => false;
public sealed override IEnumerator PlayLevel() {
if(!ShouldSkipIntro()) {
yield return PlayIntroAnimation();
}
// 后续流程...
}
2. 阶段状态控制
public abstract class GameLevel : MonoBehaviour {
private enum LevelState { Loading, Initializing, Running, Ending }
private LevelState _currentState;
protected void SetState(LevelState newState) {
_currentState = newState;
OnStateChanged?.Invoke(newState);
}
public event Action<LevelState> OnStateChanged;
}
3. 异步加载优化
protected virtual async Task LoadLevelAssetsAsync() {
var loadOp = Addressables.LoadAssetsAsync<GameObject>("LevelBaseAssets");
await loadOp.Task;
Debug.Log($"已加载 {loadOp.Result.Count} 个基础资源");
}
五、游戏开发典型应用场景
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角色行为模板
public abstract class CharacterBehavior { public void ExecuteDailyRoutine() { WakeUp(); Eat(); Work(); Sleep(); } protected abstract void Work(); // 其他步骤可有默认实现... } -
技能释放流程
public abstract class SkillBase { public void Cast() { PlayCastAnimation(); ApplyPreEffects(); ExecuteCoreLogic(); ApplyPostEffects(); } protected abstract void ExecuteCoreLogic(); } -
UI面板通用流程
public abstract class UIPanel : MonoBehaviour { public IEnumerator Show() { PreShowSetup(); yield return PlayShowAnimation(); PostShowInitialize(); } protected virtual void PreShowSetup() { /* 默认空实现 */ } protected abstract IEnumerator PlayShowAnimation(); } -
敌人生成系统
public abstract class EnemySpawner { public void SpawnWave() { PreSpawnCheck(); CalculateSpawnPoints(); SpawnEnemies(); PostSpawnActions(); } protected abstract void SpawnEnemies(); }
六、性能优化策略
| 策略 | 实现方式 | 适用场景 |
|---|---|---|
| 预编译模板 | 使用泛型模板类 | 高频实例化场景 |
| 步骤缓存 | 缓存重复计算结果 | 复杂初始化流程 |
| 分帧执行 | 使用协程分步骤执行 | 长耗时流程 |
| 资源预加载 | 提前加载共用资源 | 资源密集型关卡 |
七、模式对比与选择
| 维度 | 模板方法模式 | 策略模式 |
|---|---|---|
| 代码复用方式 | 继承 | 组合 |
| 灵活性 | 修改需要继承 | 运行时动态切换 |
| 适用场景 | 固定流程算法 | 可替换算法模块 |
| 扩展方向 | 垂直扩展（子类化） | 水平扩展（新增策略） |
八、最佳实践原则
- 模板方法密封：防止子类修改算法骨架
public sealed override void ExecuteProcess() { /* ... */ } - 合理使用虚方法：提供默认实现而非强制重写
- 控制继承层级：建议不超过3层继承
- 文档注释：明确说明各步骤职责
////// 初始化关卡核心元素，必须由子类实现 /// protected abstract void InitializeCore();
九、常见问题解决方案
Q1：如何避免过度继承？
→ 使用组合+模板方法混合模式
public class LevelProcessor {
private ILevelInitializer _initializer;
private ILevelFinalizer _finalizer;
public void ExecuteProcess() {
LoadCommonAssets();
_initializer.Initialize();
RunCoreLogic();
_finalizer.Finalize();
}
}
Q2：如何处理跨步骤状态共享？
→ 使用上下文对象传递数据
public class LevelContext {
public int Score;
public float TimeSpent;
public List<Enemy> AliveEnemies = new();
}
protected abstract void ExecuteCore(LevelContext context);
Q3：如何调试多层级模板？
→ 实现步骤追踪器
public abstract class DebuggableTemplate : MonoBehaviour {
private void LogStep(string message) {
Debug.Log($"[{Time.time:F2}] {GetType().Name} - {message}");
}
protected sealed override void LoadResources() {
LogStep("开始加载资源");
base.LoadResources();
LogStep("资源加载完成");
}
}
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