如何在一小时内用 React 编写出简单的小游戏？（康威生命游戏）

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最近有个很火的视频叫做“5 分钟编写贪吃蛇”。视频很不错，这种快速编程的方法也很有意思，所以我决定自己也做一个。

我小时候刚开始接触编程时学过一个游戏叫做“康威生命游戏”。它是一个简单的元胞自动机的例子，只需几条非常简单的规则，就可以演化出极其复杂的变化。其内容是，在一个格子棋盘上有许多生命，每个回合这些生命按照一定的规则繁殖或死亡：

某个格子的“相邻”格子指它周围的八个格子；
如果一个生命的相邻的格子中包含少于两个生命，则该生命下一回合死亡（人口过少孤独而死）；
如果一个生命的相邻格子中包含两个或三个生命，则该生命下一回合存活；
如果一个生命的相邻格子中包含三个以上生命，则该生命下一回合死亡（过于拥挤）；
如果一个空格子的相邻格子中包含正好三个生命，则该格子下一回合产生一个生命（繁殖）。

不算第一条关于“相邻”的定义，我们只有四条非常简单的规则。游戏的图像显示很也简单，只是方格的颜色变化而已，所以不需要操作 canvas，用 React就可以很容易地做出来。

如此说来这篇文章也可以算作一篇简单的 React 入门教程。让我们开始吧！

设置 React 环境

首先需要设置 React 环境。

通过 create-react-app（https://github.com/facebook/create-react-app）来创建 React 项目非常方便：

$ npm install -g create-react-app $ create-react-app react-gameoflife

不到一分钟的时间，react-gameoflife 就创建好了。接下来只需要启动它：

$ cd react-gameoflife $ npm start

这条命令将在 http://localhost:3000 上启动一个开发服务器，并且会自动启动浏览器打开该地址。

实现过程

我们需要实现的最终游戏画面如下所示：

一个简单的格子棋盘，加上一些白色的方块（生命），点击格子可以放置或移除方块。Run 按钮可以按照给定的时间间隔开始回合迭代。

看起来很简单吧？想一想在 React 中怎么做.必须明确的是，React 不是图形框架，所以这里不会使用 canvas。

如果想用canvas做，可以参考下PIXI（http://www.pixijs.com/）或Phaser（https://phaser.io/）。

整个棋盘可以做成一个组件，并渲染成一个<div>。格子怎么办呢？我们不能用一个个<div>来画格子，那样效率太低，而且由于格子是静态的，这样做也没必要。实际上可以用CSS3的linear-gradient画格子。

至于生命则可以用<div>来画。我们将其做成独立的组件，它接收参数x, y，以确定它在棋盘上的位置。

第一步：棋盘

首先来画棋盘。在 src 目录下创建一个文件名为 Game.js，内容如下：

import React from 'react'; import './Game.css'; const CELL_SIZE = 20; const WIDTH = 800; const HEIGHT = 600; class Game extends React.Component { render() { return ( <div> <div className="Board" style={{ width: WIDTH, height: HEIGHT }}> </div> </div> ); } } export default Game;

还需要 Game.css 来定义样式：

.Board { position: relative; margin: 0 auto; background-color: #000; }

更新 App.js 导入 Game.js 并将 Game 组件显示出来（代码省略，请参见我在GitHub上分享的完整代码 https://github.com/charlee/react-gameoflife）。现在就能看到一个全黑的棋盘了。

下一步是画格子。只需要一行 linear-gradient 就可以做到（加到 Game.css 中）：

background-image: linear-gradient(#333 1px, transparent 1px), linear-gradient(90deg, #333 1px, transparent 1px);

其实为了让格子能正确显示，我们还得定义 background-size 样式。但由于 Game.js 中定义了 CELL_SIZE 常量，我们希望能通过该常量来定义格子大小，而不是写死在 CSS 中,所以可以用行内样式来直接定义背景大小。

修改 Game.js 中的 style 行：

刷新浏览器就能看到漂亮的格子。

创建表示生命的方块

下一步我们要允许用户通过点击棋盘的方式来创建方块。下面的代码中使用 this.board 二维数组来保存棋盘状态，this.state.cells 数组保存生命的位置列表。棋盘状态更新后，调用 this.makeCells() 根据棋盘状态生成新的生命位置列表。

向 Game 类添加以下代码：

class Game extends React.Component { constructor() { super(); this.rows = HEIGHT / CELL_SIZE; this.cols = WIDTH / CELL_SIZE; this.board = this.makeEmptyBoard(); } state = { cells: [], } // Create an empty board makeEmptyBoard() { let board = []; for (let y = 0; y < this.rows; y ) { board[y] = []; for (let x = 0; x < this.cols; x ) { board[y][x] = false; } } return board; } // Create cells from this.board makeCells() { let cells = []; for (let y = 0; y < this.rows; y ) { for (let x = 0; x < this.cols; x ) { if (this.board[y][x]) { cells.push({ x, y }); } } } return cells; } ... }

下一步要允许用户通过点击棋盘的方式添加或删除生命。React 可以给 <div> 指定 onClick 事件处理函数，该函数可以通过点击事件的属性来获得点击发生的坐标。但问题是这个事件的坐标是相对于整个客户端区域（即浏览器的可视区域）的，所以需要一些额外的代码将其转换成相对于棋盘的坐标。

向 render() 方法中添加以下事件处理函数。我们同时还保存了棋盘元素的引用，以便稍后获取棋盘的位置。

render() { return ( <div> <div className="Board" style={{ width: WIDTH, height: HEIGHT, backgroundSize: `${CELL_SIZE}px ${CELL_SIZE}px`}} onClick={this.handleClick} ref={(n) => { this.boardRef = n; }}> </div> </div> ); }

还需要再加几个函数。getElementOffset() 计算棋盘元素的位置。handleClick() 获取点击的位置，转换成相对坐标，再计算被点击的格子所在的行和列。然后反转相应格子的状态。

class Game extends React.Component { ... getElementOffset() { const rect = this.boardRef.getBoundingClientRect(); const doc = document.documentElement; return { x: (rect.left window.pageXOffset) - doc.clientLeft, y: (rect.top window.pageYOffset) - doc.clientTop, }; } handleClick = (event) => { const elemOffset = this.getElementOffset(); const offsetX = event.clientX - elemOffset.x; const offsetY = event.clientY - elemOffset.y; const x = Math.floor(offsetX / CELL_SIZE); const y = Math.floor(offsetY / CELL_SIZE); if (x >= 0 && x <= this.cols && y >= 0 && y <= this.rows) { this.board[y][x] = !this.board[y][x]; } this.setState({ cells: this.makeCells() }); } ... }

最后，要将 this.state.cells 中方格渲染出来：

class Cell extends React.Component { render() { const { x, y } = this.props; return ( <div className="Cell" style={{ left: `${CELL_SIZE * x 1}px`, top: `${CELL_SIZE * y 1}px`, width: `${CELL_SIZE - 1}px`, height: `${CELL_SIZE - 1}px`, }} /> ); } } class Game extends React.Component { ... render() { const { cells } = this.state; return ( <div> <div className="Board" style={{ width: WIDTH, height: HEIGHT, backgroundSize: `${CELL_SIZE}px ${CELL_SIZE}px`}} onClick={this.handleClick} ref={(n) => { this.boardRef = n; }}> {cells.map(cell => ( <Cell x={cell.x} y={cell.y} key={`${cell.x},${cell.y}`}/> ))} </div> </div> ); } ... }

别忘了给 Cell 组件加一些样式（Game.css）：

.Cell { background: #ccc; position: absolute; }

刷新浏览器，试着点一下棋盘。现在可以添加或删除生命了！

运行游戏

我们需要一些辅助的东西来运行游戏。首先添加一些控制元素。

class Game extends React.Component { state = { cells: [], interval: 100, isRunning: false, } ... runGame = () => { this.setState({ isRunning: true }); } stopGame = () => { this.setState({ isRunning: false }); } handleIntervalChange = (event) => { this.setState({ interval: event.target.value }); } render() { return ( ... <div className="controls"> Update every <input value={this.state.interval} onChange={this.handleIntervalChange} /> msec {isRunning ? <button className="button" onClick={this.stopGame}>Stop</button> : <button className="button" onClick={this.runGame}>Run</button> } </div> ... ); } }

这些代码会在页面底部添加一个时间间隔输入框，以及一个 Run 按钮。

现在点击 Run 还没有任何效果，因为我们还没有写游戏规则。下面就开始写游戏规则吧。

这个游戏中，每个回合都会更新棋盘状态。因此我们需要一个方法 runIteration()，该方法将以固定的时间间隔调用，比如每 100 毫秒调用一次。这可以通过 window.setTimeout() 实现。

点击 Run 按钮将调用 runIteration() 方法。该方法在结束之前会调用 window.setTimeout()，设置在 100ms 之后重新运行自己。这样 runIteration() 将反复执行。点击 Stop 按钮会调用 window.clearTimeout() 取消安排好的执行，这样就能打断反复执行。

class Game extends React.Component { ... runGame = () => { this.setState({ isRunning: true }); this.runIteration(); } stopGame = () => { this.setState({ isRunning: false }); if (this.timeoutHandler) { window.clearTimeout(this.timeoutHandler); this.timeoutHandler = null; } } runIteration() { console.log('running iteration'); let newBoard = this.makeEmptyBoard(); // TODO: Add logic for each iteration here. this.board = newBoard; this.setState({ cells: this.makeCells() }); this.timeoutHandler = window.setTimeout(() => { this.runIteration(); }, this.state.interval); } ... }

刷新浏览器并点击“Run”按钮。我们可以在控制台（按 Ctrl-Shift-I 可以调出控制台）中看到“running iteration”的调试信息。

接下来需要给runIteration()方法添加代码以实现游戏规则。回想一下我们的游戏规则：

如果一个生命的相邻的格子中包含少于两个生命，则该生命下一回合死亡。
如果一个生命的相邻格子中包含两个或三个生命，则该生命下一回合存活。
如果一个生命的相邻格子中包含三个以上生命，则该生命下一回合死亡。
如果一个空格子的相邻格子中包含正好三个生命，则该格子下一回合产生一个生命。

我们可以写一个方法 calculateNeighbors() 来计算给定 (x, y) 的相邻格子中的生命数量。

这里省略了 calculateNeighbors() 的代码，源代码在这里：
https://github.com/charlee/react-gameoflife/blob/master/src/Game.js#L134

然后规则就很容易实现了：

for (let y = 0; y < this.rows; y ) { for (let x = 0; x < this.cols; x ) { let neighbors = this.calculateNeighbors(this.board, x, y); if (this.board[y][x]) { if (neighbors === 2 || neighbors === 3) { newBoard[y][x] = true; } else { newBoard[y][x] = false; } } else { if (!this.board[y][x] && neighbors === 3) { newBoard[y][x] = true; } } } }

刷新浏览器，放置一些生命，然后点击 Run 按钮，就能看到漂亮的动画了！