如何使用 nodejs 实现命令行游戏

时间:2021-2-20 作者:admin

本文以贪吃蛇为例, 一步一步地分析如何实现一个命令行游戏.

实现原理

  1. 命令行输入

    • 通过 process.stdin 监听命令行输入的按键, 改变小蛇的前进的方向
  2. 画面渲染

    • 通过 ANSI 转义序列 擦除之前的输出
    • 通过 process.stdout 每隔一段时间将画面帧输出到命令行

源码解析

监听按键事件

使用过 yarn upgrade-interactive 命令更新 npm 依赖, 或者使用过 vue-cli 等脚手架创建过新项目的同学应该都见过: 这些工具会在命令行输出很多选项, 通过上下按键可以移动焦点, 通过空格键可以选择

那么这些操作是如何实现的呢? 下面通过 readlineprocess.stdin 来实现命令行监听按键事件:

process.stdin 是一个可读流, 通过 readline.emitKeypressEvents 可以给可读流注册 keypress 事件, 通过 keypress 事件就能获取到按键的值

readline.emitKeypressEvents(process.stdin) // 注册 keypress 事件

process.stdin.setRawMode(true) // 开启原始模式, 使输入的每个字符带上各种详细属性

process.stdin.on('keypress', (...args) => {
  console.log(args)
  // 按下方向键会输出
  // [
  //   undefined,
  //   {
  //     sequence: '\u001b[A',
  //     name: 'up',
  //     ctrl: false,
  //     meta: false,
  //     shift: false,
  //     code: '[A'
  //   }
  // ]
})

注意: setRawMode 会使命令行按下 ctrl + c 不再发送终止信号, 可能需要自行处理退出逻辑

绘制帧画面

输出到命令行的游戏画面默认为 30 行 x 50 列, 将其划分为一个二维数组, 每隔一段时间将二维数组的值打印出来并擦除之前打印的值, 即完成一次帧画面的渲染

process.stdout 是一个可写流, 调用 process.stdout.write 可以向命令行写入数据, nodejs 中 console.log 其实就是将数据写入到 process.stdout 并换行

通过向命令行写入开头为 ANSI 转义序列 的字符串可以 光标移动/滚动屏幕/擦除显示/颜色文本 等等功能, 想要深入了解可以自行搜索关键字学习, 本文使用 ansi-escapes npm 包实现擦除功能

const ansiEscapes = require('ansi-escapes')

function clear(lines) {
  process.stdout.write(ansiEscapes.eraseLines(lines)) // 可以擦除指定行数的输出
}

根据游戏画面的宽高定义一个二维数组, 小蛇的头和身体视为画面中的点, 值为非空值, 空白画面则为空字符串

let dots = []
for (let col = 0; col < wall.height; col++) {
  dots[col] = new Array(wall.width).fill(' ')
}

在每一帧中, 小蛇的头会向前进的方向前进一个, 头接着的第一节身体则会移动到上一帧头所在的位置, 以此类推每一节身体都会移动到前一节身体的位置上, 所以需要定义一个数据记录之前的头和身体的位置

const SNAKE_HEAD = '@' // 头的符号
const SNAKE_BODY = '○' // 身体的符号

function drawFrame() {
  let dots = []
  for (let col = 0; col < wall.height; col++) {
    dots[col] = new Array(wall.width).fill(' ')
  }

  let nextBody = []
  let head = next(snake.body[0]) // next 方法传入当前点的 x, y 坐标, 返回向前进方向前进一个的 x, y 坐标
  nextBody.push(head)
  dots[head.y][head.x] = SNAKE_HEAD
  for (let i = 1; i < snake.length; i++) {
    let body = snake.body[i - 1]
    dots[body.y][body.x] = SNAKE_BODY
    nextBody.push(body)
  }

  screen.draw(dots) // 将二维数组中的点输出到命令行中

  // 更新蛇的状态
  snake.body = nextBody
  snake.head = snake.body[0]
}

蛇吃鸟蛋逻辑

小蛇每吃到一个鸟蛋, 身体会长一节, 并在画面中随机生成另一个鸟蛋. 到了这一步其实就很简单了, 随机生成一个点作为鸟蛋的位置, 插入到之前的二维数组中.

function layAEgg() {
  let x = ~~(wall.width * Math.random())
  let y = ~~(wall.height * Math.random())
  return { x, y }
}

当小蛇的头的位置与鸟蛋的位置相同时, 则视为蛇吃到鸟蛋, 蛇的长度加一, 并在尾部增加一节上一帧蛇尾的节点位置

const SNAKE_HEAD = '@'
const SNAKE_BODY = '○'
const BIRD_EGG = '●'

function drawFrame() {
  let dots = []
  for (let col = 0; col < wall.height; col++) {
    dots[col] = new Array(wall.width).fill(' ')
  }

  let nextBody = []
  let head = next(snake.body[0])
  nextBody.push(head)
  dots[head.y][head.x] = SNAKE_HEAD
  for (let i = 1; i < snake.length; i++) {
    let body = snake.body[i - 1]
    dots[body.y][body.x] = SNAKE_BODY
    nextBody.push(body)
  }

  // 判断蛇头位置在上一帧中是否为鸟蛋位置, 为真视为蛇吃到鸟蛋
  if (prevDots && prevDots[head.y][head.x] === BIRD_EGG) {
    let body = snake.body[snake.length - 1]
    dots[body.y][body.x] = SNAKE_BODY
    nextBody.push(body)
    snake.length += 1
    egg = null
    prevDots = null
  }

  if (!egg) {
    egg = layAEgg()
    while (dots[egg.y][egg.x] !== ' ') {
      egg = layAEgg()
    }
  }
  dots[egg.y][egg.x] = BIRD_EGG

  prevDots = dots // 保存上一帧的数据, 用于下次绘制时判断逻辑

  screen.draw(dots)
  snake.body = nextBody
  snake.head = snake.body[0]
}

总结

至此, 命令行贪吃蛇游戏基本逻辑都已实现, 剩下的就是使用定时器每隔一段时间绘制一次帧画面. 其实几乎任何像素游戏(如俄罗斯方块/吃豆人等)都可以按照这个流程实现, 不同的只是帧画面的处理逻辑而已. 如果感兴趣的话, 可以去我的 github 查看该 贪吃蛇游戏源码

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