基于《蔚蓝（CELESTE）》实现一个简易的2D物理系统（二）

一个起点

既然已经解决了碰撞逻辑，那就可以在这个理念上进行物理系统的搭建了。那从何开始入手呢？我自己的思路是先建立一个碰撞体的基类，然后将围绕这个基类，进行整个系统的填补。

Collider 是所有碰撞体的基类。在整个游戏环境中，任何 GameObject 的碰撞交互，例如子弹和敌人之间，玩家和道具之间，都可以被抽象地理解为两个碰撞体相交，并产生一些特定的结果。所以在 Collider 中，它首先要具有一个属性，就是 geometry，即用于定义该碰撞体的几何形状，而沿用《蔚蓝》的设计理念，这个几何形状毫无疑问就是矩形。

所有有碰撞需求的*GameObject* 都是`Collider`，且都会有自己的一个矩形块

Collider 具备一个最基本也是最关键的方法，就是用 intersects()判断自己是否与其他碰撞体相交，当进行碰撞检测时，该方法会被不断地调用。至于 get_overlap()是对碰撞结果的补充，在一些特定情况下，我们需要知道两个碰撞体相交面积的数据，来进行一些位置的修正或者其他判定。具体如何应用将在下一篇文章里进行讨论。

两个子类

毫无疑问，Collider 的功能是纯粹而单一的，它奠定了碰撞体的基本要素，所以我们必然要用继承的思路去对它进行扩展，而根据需求就产生了两个子类，Kinematic 和 Trigger。

Kinematic 用于处理运动的，需要产生物理碰撞结果的 GameObject，例如玩家角色和地面上的箱子。在下面的动图中可以看到，角色小人可以在平台上自由活动，也可以跳到箱子上。如果将箱子推动，那箱子离开平台也会因为重力而向下掉落。

这一切的效果都归功于 Kinematic 的move()方法。该方法已经在上一篇文章讲解过了，这里展示一下箱子 Box 是如何应用的代码。首先它继承于 Kinematic，然后在 _physics_process（类似于 Unity 的 Update）中对箱子的速度添加重力加速度，因为通常情况下，箱子只受到的重力，至于角色对玩家的推力，就要特别处理。由于角色的代码相对来说比较复杂，里面涉及到状态机和运动逻辑，所以就不放出来了，但其核心思路是一样，任何运动的 GameObject，首先根据需求设计和实现计算速度的代码，然后在调用move()接口去处理运动。

extends Kinematic
class_name Box

var _velocity:= Vector2.ZERO
var _gravity:= 0.0
var _is_on_ground:= false

func _ready():
    _gravity = Config.get_box_gravity()

func _physics_process(delta):    
    _velocity.y += _gravity * delta
    move(_velocity * delta)

另一方面，Trigger 的特点就是，它可以产出碰撞交互，而且允许碰撞体重叠，它常常用于子弹，开关，入口这样的地方。基于这点就当然不用像 Kinematic 那样处理运动的问题了，任何需要运动的 Trigger 根据自己的需求独立实现运动效果即可。而自己只需要做的就是管理和它产生重叠的这些碰撞体，并回调相应的事件。

除了这两个子类，似乎还缺点什么。像地面这种，并不移动，但也不能穿过的 GameObject，该如何处理？在该项目里，我自己是直接用 Collider 这个基类来处理的，因为我个人的理解是，GameObject 的需求既然和这个 Class 是契合的，那就暂时不做更多的工作了。如果想做得更细致点，那也可以像 Unity 里面那样，用刚体统一管理，Static 和 Kinematic 作为两个选项，让开发者自由配置。

系统深化

最后就是碰撞系统的构造了，CollisionSystem 应当被视为一个单例，在游戏环境中持续存在，而任何 Collider 的初始化和销毁都要在 CollisionSystem 注册和注销，因为会有两个数组 colliders 和 triggers 来分别存放当前场景里的碰撞体和触发器。

当一个 Collider 在运动时，需要判断它是否与另一个 Collider 相撞，那 CollisionSystem 就提供了这样的一个接口 collision_detect()，在该接口中，会遍历 colliders 里面所有注册的 Collider，然后把它们的大小和位置与目标 Collider 做比较，如果重合将返回结果，没有重合将返回空。

func collision_detect(entity: Collider, offset = Vector2.ZERO) -> CollisionResult:     
    for other in _colliders:         
        if _check_collision_condition(entity, other):             
            if entity.intersects(other, offset):                 
                var result = CollisionResult.new(other)                 
                result.overlap = entity.get_overlap(other, offset)
                return result

    return null

需要注意的是，在这块逻辑中，collision_detect()是由系统提供，运动的 GameObject 主动去调用，处理碰撞结果。但 _trigger_detect()则不同，不是 Trigger 去主动调用，而是由该系统主动地每一帧调用，在这个过程中，即会检测 Trigger 和 Trigger 是否碰撞，也会检测 Trigger 和 Collider 是否碰撞，而无论是刚刚产生碰撞，还是脱离碰撞，都会调用 Trigger 相应的接口来做处理。比如像下面这样，遍历 colliders，如果相撞了，就将相撞 Collider 添加到该 Trigger 自己管理的数组当中，反之则从中移除。

func _physics_process(delta):
    _trigger_detect()

func _trigger_detect():
    for trigger in _triggers:
        for other in _colliders:
            if _check_trigger_condition(trigger, other):
                if trigger.intersects(other, Vector2.ZERO):
                    trigger.add_entered_collider(other)
                else:
                    trigger.remove_entered_collider(other)    

                    ......

深表歉意

该碰撞系统的框架就够就是说完了，而我想特别强调一点，出于对《Celeste》这套设计思路的喜欢，自己尝试搭建之后，发现确实达到了一定的效果，所以才想下笔成文，分享出来，希望能给有需要的人带来一些启发和帮助。但我也深知项目本身就是一个半成品，而且因为个人原因暂时停止了该项目的开发，所以搭建出来的 2D 物理系统是相当简易的，例如像穿越平台，或者运动平台等功能都还未实现。诸多不足，还请包涵，如果有更好的想法欢迎提出来，大家一起共勉。

而最后一篇文章，将分享一些小优化，同时也能进一步阐明自己再开发这套系统时萌生的一些思考和理解。