场景系统

概述

其核心是，Godot 的场景系统构建在一个树状结构上，其中 **节点** 是基本构建块。这些节点以分层方式组织起来，形成 **场景**，场景可以保存、加载和实例化。**SceneTree** 管理着这个层级结构，并作为引擎的主循环实现。

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关键组件

节点

Node 类是场景系统的基础。它提供了基本功能用于

创建父子关系
处理输入和帧更新
进入和退出场景树
处理信号（Godot 的事件系统）

Godot 中的所有其他节点类型都继承自 `Node` 类，并扩展了特定的行为（2D、3D、UI 等）。

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SceneTree

SceneTree 类管理整个节点层级并协调游戏循环。它

维护当前场景的引用
处理场景切换
处理输入事件
管理节点组
向节点传递信号/通知
协调物理和渲染时序

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视口

Viewport 为游戏世界提供了视图。它负责

渲染场景的一部分
处理其区域内的输入事件
提供坐标变换
管理相机和音频监听器
支持子视口（视口内的视口）

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窗口

Window 类扩展了 Viewport，提供窗口功能。它管理

窗口属性（标题、大小、位置）
窗口模式（窗口化、全屏、最大化）
窗口事件（调整大小、焦点、关闭）
窗口嵌入

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节点生命周期

节点进入和退出场景树时会遵循特定的生命周期。理解这个生命周期对于正确的场景管理至关重要。

当一个节点被添加到场景树时

它的 `_enter_tree()` 方法会被调用
它的所有子节点也会发生同样的情况（从父节点到子节点）
当所有子节点都添加完毕后，`_ready()` 方法会被调用
`_ready()` 回调按相反顺序发生（先子节点，后父节点）

处理时

节点每帧都会收到 `_process(delta)` 回调
它们以固定的物理间隔收到 `_physics_process(delta)`
处理按优先级顺序进行，然后是树顺序

当一个节点被移除时

它的 `_exit_tree()` 方法会被调用
节点及其所有子节点都会被移除
如果调用了 `queue_free()`，节点将在当前帧结束时被删除

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场景管理

场景创建与组织

场景是节点的层级集合，可以保存到磁盘并多次实例化。场景的顶层节点称为该场景的“根节点”。

场景实例化

Godot 场景系统最强大的功能之一是能够将场景实例化到其他场景中。这实现了模块化设计和组件重用。

场景切换

SceneTree 通过 `change_scene_to_file()` 和 `change_scene_to_packed()` 等方法管理场景切换。

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分组和信号系统

节点分组

节点可以组织成组，以便于管理

SceneTree 提供用于处理组的方法

`call_group()`：调用组中所有节点的某个方法
`set_group()`：设置组中所有节点的某个属性
`notify_group()`：向组中所有节点发送通知

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输入处理

场景系统包含一个全面的输入处理机制

输入传播顺序

事件首先通过 `_gui_input()` 方法发送到 GUI 控件
如果控件未处理，则发送到其父节点，依此类推
如果没有 GUI 控件处理，则它被视为“未处理”
未处理的输入随后通过 `_unhandled_input()` 发送给处理未处理输入的节点

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坐标系与变换

场景系统管理多个坐标系

Viewport 管理这些坐标系之间的变换，并提供在它们之间进行转换的方法。

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GUI 系统集成

场景系统与 Godot 的 GUI 系统集成，其中 Control 节点（UI 元素）组织在同一个场景树中

控件使用特殊的锚定和尺寸系统进行布局

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主题系统

控件可以使用主题系统进行样式设置，主题系统提供了一种定义和重用视觉属性的方法

主题可以

在项目设置中全局设置
在控件节点上设置，影响该控件及其所有子控件
在各个控件上覆盖

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视口和渲染

视口系统处理渲染管线并管理场景中哪些部分是可见的

视口可以嵌套，从而实现画中画、分屏和渲染到纹理等技术。

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结论

Godot 的场景系统提供了一种灵活的层级结构来组织游戏对象。它管理节点的生命周期，协调输入处理，并与渲染和 GUI 系统集成。通过理解节点、场景和场景树如何协同工作，开发人员可以创建结构良好且易于维护的游戏。

场景系统的优势在于其模块化和灵活性，允许将场景实例化到其他场景中，从而在保持组织性的同时创建复杂的层级结构。这种架构是 Godot 引擎处理游戏开发的核心。