Паттерны — игровой цикл и конечные автоматы

ОБЯЗАТЕЛЬНОДЛЯ НОВИЧКОВ

Разработчику

Игровой цикл (game loop) — повторяющаяся последовательность шагов, из которой складывается интерактивная графика. Каждый проход цикла — один кадр (frame).

---

Схема цикла

while (running):
    dt = measure_delta_time()
    process_input()
    update(dt)
    render()
    sync_to_display()

Иллюзия движения — из серии статичных картинок, как в мультфильме.

Порядок шагов

1. Input — прочитать клавиши и мышь в начале кадра
2. Update — изменить модель с учётом dt
3. Render — нарисовать актуальное состояние (часто после очистки холста)

Если вызвать render до update, на экране окажется кадр на один шаг старее логики.

Delta time (dt)

Delta time — время в секундах с прошлого кадра.

Формула x += vx * dt делает скорость независимой от FPS (частоты кадров). Без dt игра на 144 Гц движется быстрее, чем на 60 Гц.

Типичные ловушки:

• слишком большой dt при лаге — объект "проскакивает" сквозь стену; ограничение dt = Math.min(dt, 0.05)
• забытый dt на одной из осей

---

Синхронизация по платформам

Платформа	Механизм	Примечание
Браузер	requestAnimationFrame	~60 Гц, пауза во вкладке
Pygame	clock.tick(60)	блокирует до следующего слота
OpenGL	glfwSwapBuffers, SDL_GL_SwapWindow	опционально V-Sync
Unity	Update()	физика в FixedUpdate

Пример цикла — code-418-1-001, демо слоёв.

Fixed timestep

Физика иногда обновляется фиксированным шагом (1/60 с), рендер — с интерполяцией между двумя состояниями. Симуляция стабильнее при скачках FPS.

---

Порядок отрисовки кадра

clear entire framebuffer
draw background
draw world entities (sorted by z / layer)
draw particles
draw UI overlay
present / swap

Painter's algorithm — в 2D дальние объекты рисуют раньше ближних. В 3D перекрытие решает Z-buffer (буфер глубины).

---

Конечный автомат (FSM)

FSM (finite state machine) — явный список режимов игры и правил перехода между ними.

Состояние	Update	Render
MENU	навигация по пунктам	фон и кнопки
PLAYING	физика, враги	мир и HUD
PAUSED	только ввод "продолжить"	замороженный мир и оверлей
GAME_OVER	таймер рестарта	итоговый экран

switch (gameState) {
  case 'MENU': updateMenu(); renderMenu(); break;
  case 'PLAYING': updateWorld(); renderWorld(); break;
}

Плюсы FSM:

• физика не запускается в меню
• разные обработчики ввода на режим
• проще тестировать

Иерархические FSM: внутри PLAYING — подсостояния CUTSCENE, DIALOG.

FSM и набор флагов

Вариант с if (paused) return в каждой функции быстро превращается в запутанный код. FSM задаёт карту режимов в одном месте.

---

Соседние паттерны

Паттерн	Роль
Entity-Component	данные сущности разбиты на компоненты
Object Pool	переиспользование пуль без сборщика мусора
State	объект с enter, update, exit на состояние
Command	очередь действий ввода

Unity: MonoBehaviour.Update(), LateUpdate(). Godot: _process(delta).

---

Связи

• Введение
• Архитектура
• Буферизация
• Разработка игр