Cocos2d-js中Chipmunk引擎

我们先介绍轻量级的物理引擎——Chipmunk。Chipmunk物理引擎，由Howling Moon Software的Scott Lebcke开发，用纯C编写。Chipmunk的下载地址是http://code.google.com/p/chipmunk-physics/，技术论坛是http://chipmunk-physics.net/forum。
Chipmunk核心概念
Chipmunk物理引擎有一些自己的核心概念，这些核心概念主要有： 
空间（space）。物理空间，所有物体都在这个空间中发生。
物体（body）。物理空间中的物体。
形状（shape）。物体的形状。
关节（joint）。用于连接两个物体的约束。
使用Chipmunk物理引擎的一般步骤
使用Chipmunk物理引擎进行开发的一般步骤，如下图所示。

从图中可见使用Chipmunk引擎步骤还是比较简单的。我们还需要自己在游戏循环中将连接精灵与物体起来，这能够使得精灵与物体的位置和角度等状态同步。最后的检测碰撞是根据业务需求而定，也可能是使用关节。


实例：HelloChipmunk
我们通过一个实例介绍一下，在Cocos2d-JS中使用Chipmunk物理引擎的开发过程，熟悉这些API的使用。这个实例运行后的场景如下图所示，当场景启动后，玩家可以触摸点击屏幕，每次触摸时候，就会在触摸点生成一个新的精灵，精灵的运行自由落体运动。

下面我们看一下代码部分，app.js文件中HelloWorldLayer初始化相关代码如下：

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1. var SPRITE_WIDTH = 64;                                              ①  
2. var SPRITE_HEIGHT = 64;                                             ②  
3. var DEBUG_NODE_SHOW = true;                                         ③  
4.   
5.   
6. var HelloWorldLayer = cc.Layer.extend({                                 ④  
7.     space: null,                                                        ⑤  
8.     ctor: function () {  
9.         
10.         this._super();  
11.   
12.   
13.         this.initPhysics();                                             ⑥  
14.   
15.   
16.         this.scheduleUpdate();                                          ⑦  
17.   
18.   
19.     }  
20.         … …  
21. });  

上述第①行代码是定义精灵宽度常量SPRITE_WIDTH，第②行代码是定义精灵高度常量SPRITE_HEIGHT，第③行代码是定义是否绘制调试遮罩开关常量DEBUG_NODE_SHOW。
第④行代码是声明HelloWorldLayer层。第⑤行代码声明物理空间成员变量space。第⑥行代码是在构造函数中调用this.initPhysics()语句实现初始化物理引擎。第⑦行代码是在构造函数中调用this.scheduleUpdate()语句开启游戏循环，一旦开启游戏循环就开始回调update(dt)函数。
HelloWorldLayer中调试相关函数setupDebugNode代码如下：
    setupDebugNode: function () {
        this._debugNode = new cc.PhysicsDebugNode(this.space); ①
        this._debugNode.visible = DEBUG_NODE_SHOW; ②
        this.addChild(this._debugNode); ③
    }
上述代码第①行创建PhysicsDebugNode对象，它是一个物理引擎调试Node对象，参数是this.space物理空间成员变量。第②行代码是设置绘制调试遮罩visible属性。第③行代码是将调试遮罩对象添加到当前层，如下图所示是设置visible属性true。

注意 绘制调试遮罩在JSB本地方式下运行没有效果，在Web浏览器下运行才能够看到效果。
HelloWorldLayer中触摸事件相关的代码如下：
 

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1. onEnter: function () {  
2.      this._super();  
3.      cc.log("onEnter");  
4.      cc.eventManager.addListener({  
5.          event: cc.EventListener.TOUCH_ONE_BY_ONE,  
6.          onTouchBegan: this.onTouchBegan  
7.      }, this);  
8.  },  
9.  onTouchBegan: function (touch, event) {  
10.      cc.log("onTouchBegan");  
11.      var target = event.getCurrentTarget();  
12.      var location = touch.getLocation();  
13.      target.addNewSpriteAtPosition(location);                               ①  
14.      return false;  
15.  },  
16.  onExit: function () {  
17.      this._super();  
18.      cc.log("onExit");  
19.      cc.eventManager.removeListeners(cc.EventListener.TOUCH_ONE_BY_ONE);  
20.  }  

上述代码第①行是调用当前层的addNewSpriteAtPosition函数实现是在触摸点添加精灵对象，其中target是当前层对象，注意这里不能使用this。
HelloWorldLayer中初始化物理引擎initPhysics()函数代码如下：

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1. initPhysics: function () {  
2.   
3.   
4.        var winSize = cc.director.getWinSize();  
5.   
6.   
7.        this.space = new cp.Space();                                     ①  
8.        this.setupDebugNode();                                           ②  
9.   
10.   
11.        // 设置重力  
12.        this.space.gravity = cp.v(0, -100);                                  ③  
13.        var staticBody = this.space.staticBody;                              ④  
14.   
15.   
16.        // 设置空间边界  
17.        var walls = [ new cp.SegmentShape(staticBody, cp.v(0, 0),   
18.                                         cp.v(winSize.width, 0), 0),                     ⑤  
19.            new cp.SegmentShape(staticBody, cp.v(0, winSize.height),   
20.                                         cp.v(winSize.width, winSize.height), 0),            ⑥  
21.            new cp.SegmentShape(staticBody, cp.v(0, 0),   
22.                                         cp.v(0, winSize.height), 0),                    ⑦  
23.            new cp.SegmentShape(staticBody, cp.v(winSize.width, 0),   
24.                                         cp.v(winSize.width, winSize.height), 0)         ⑧  
25.        ];  
26.        for (var i = 0; i < walls.length; i++) {  
27.            var shape = walls[i];  
28.            shape.setElasticity(1);                                          ⑨  
29.            shape.setFriction(1);                                            ⑩  
30.            this.space.addStaticShape(shape);                            ?  
31.        }  
32.    }  

代码第①行new cp.Space()是创建物理空间。第②行代码this.setupDebugNode()是设置调试Node对象。第③行代码this.space.gravity = cp.v(0, -100)是为空间设置重力，cp.v(0, -100)是创建一个cp.v结构体，cp.v是Chipmunk中的二维矢量类型，参数(0, -100)表示只有重力作用物体，-100表示沿着y轴向下，其中的100也是一个经验值。
第④行代码var staticBody = this.space.staticBody获得从物理空间中获得静态物体。
代码第⑤~⑧是创建物理空间，它是由4条边线段形状构成的，从上到下分别创建了这4个线段形状（cp.SegmentShape），new cp.SegmentShape语句可以创建一条线段形状，它的构造函数有4个参数，第一个形状所附着的物体，由于是静态物体，本例中使用this.space.staticBody表达式获得静态物体。第二个参数是线段开始点，第三个参数是线段结束点，第四个参数是线段的宽度。
代码第⑨~?行是设置线段形状属性，由于有4个边需要进行循环。其中第⑨行代码是通过函数shape.setElasticity(1)设置弹性系数属性为1。第⑩行代码shape.setFriction(1)设置摩擦系数。
第?行代码this.space.addStaticShape(shape)是将静态物体与形状关联起来。
HelloWorldLayer中创建精灵addNewSpriteAtPosition()函数代码如下：

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1.  addNewSpriteAtPosition: function (p) {  
2.      cc.log("addNewSpriteAtPosition");  
3.   
4.   
5.         var body = new cp.Body(1, cp.momentForBox(1, SPRITE_WIDTH, SPRITE_HEIGHT)); ①  
6.         body.setPos(p);                                                 ②  
7.      this.space.addBody(body);                                          ③  
8.   
9.   
10.      var shape = new cp.BoxShape(body, SPRITE_WIDTH, SPRITE_HEIGHT);            ④  
11.      shape.setElasticity(0.5);  
12.      shape.setFriction(0.5);  
13.      this.space.addShape(shape);                                            ⑤  
14.   
15.   
16.      //创建物理引擎精灵对象  
17.      var sprite = new cc.PhysicsSprite(res.BoxA2_png);                          ⑥  
18.      sprite.setBody(body);                                              ⑦  
19.      sprite.setPosition(cc.p(p.x, p.y));                                          
20.      this.addChild(sprite);                                               
21. }  

上述代码第①行代码是使用cp.Body构造函数创建一个动态物体，构造函数第一个参数质量，这里的1是一个经验值，我们可以通过改变它的大小而改变物体的物理特性。第二参数惯性值，它决定了物体运动时受到的阻力，设置惯性值使用cp.momentForBox函数。cp.momentForBox函数是计算多边形的惯性值，它的第一个参数是惯性力矩[　惯性力矩，也叫“MOI”，是Moment Of Inertia的缩写，惯性力矩是用来判断一个物体在受到力矩作用时，容不容易绕着中心轴转动的数值。——引自于百度百科 http://www.baike.com/wiki/惯性力矩]，这里的1也是一个经验值，第二个参数是设置物体的宽度，第三个参数是设置物体的高度，类似的函数还有很多，如cp.momentForBox、cp.momentForSegment和cp.momentForCircle等。
第②行代码body.setPos(p)是设置物体重心（物体的几何中心）的坐标。第③行代码this.space.addBody(body)是把物体添加到物理空间中。
第④行代码是创建cp.BoxShape形状对象。第⑤行代码this.space.addShape(shape)是添加形状到空间中。
第⑥行代码是创建物理引擎精灵对象，其中cc.PhysicsSprite是由Cocos2d-JS提供的物理引擎精灵对象，采用cc.PhysicsSprite类自动地将精灵与物体位置和旋转角度同步起来，我们在游戏循环函数中需要简单的语句就可以实现它们的同步了。代码第⑦行sprite.setBody(body)是设置精灵所关联的物体。
HelloWorldLayer中创建精灵update函数代码如下： 

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1. update: function (dt) {  
2.             var timeStep = 0.03;                                                ①  
3.         this.space.step(timeStep);                                          ②  
4.     }  

上述代码第①行的timeStep表示自上一次循环过去的时间，它影响到物体本次循环将要移动的距离和旋转的角度。我们不建议使用update 的dt参数作为timeStep，因为dt时间是上下浮动的，所以使用dt作为timeStep时间，物体的运动速度就不稳定。我们建议使用固定的timeStep时间。
第②行代码this.space.step(timeStep)更新物理引擎世界。
最后我们要修改project.json文件，添加模块声明，代码如下：

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1. {  
2.     "project_type": "javascript",  
3.   
4.   
5.     "debugMode" : 1,  
6.     "showFPS" : true,  
7.     "frameRate" : 60,  
8.     "id" : "gameCanvas",  
9.     "renderMode" : 2,  
10.     "engineDir":"frameworks/cocos2d-html5",  
11.   
12.   
13.         "modules" : ["cocos2d", "external"],                                        ①  
14.   
15.   
16.     "jsList" : [  
17.         "src/resource.js",  
18.         "src/app.js"  
19.     ]  
20. }  

我们在第①行"modules"配置中添加external模块，external模块包含了chipmunk等子模块，这些模块的定义大家可以打开<工程目录>\frameworks\cocos2d-html5\ moduleConfig.json，这里Cocos2d-JS的所有模块，以及每个模块所包含的js文件。

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