chapter12-網(wǎng)絡(luò)游戲編程

第12章網(wǎng)絡(luò)游戲編程浙江大學(xué)軟件學(xué)院梁秀波Email：網(wǎng)絡(luò)游戲的根本架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)游戲通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)游戲多線程編程常見的游戲開發(fā)網(wǎng)絡(luò)框架Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信游戲?qū)嵗箍舜髴?zhàn)網(wǎng)絡(luò)版小結(jié)主要內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)游戲的通信傳輸結(jié)構(gòu)封裝層：根本數(shù)據(jù)類型的讀寫傳輸層：數(shù)據(jù)壓縮和加密應(yīng)用層：發(fā)送和接收封裝好的數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)游戲的根本架構(gòu)對(duì)等通信結(jié)構(gòu)〔peer-to-peer〕網(wǎng)絡(luò)游戲的最常見的根本架構(gòu)對(duì)等通信結(jié)構(gòu)圖示網(wǎng)絡(luò)游戲的根本架構(gòu)會(huì)話大廳架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)游戲的另一種架構(gòu)是基于游戲大廳代理的架構(gòu)，為不同玩家牽線搭橋，既直接管理客戶端，也管理游戲局，是回合制網(wǎng)絡(luò)游戲的常見類型。網(wǎng)絡(luò)游戲的根本架構(gòu)會(huì)話大廳架構(gòu)圖示網(wǎng)絡(luò)游戲的根本架構(gòu)客戶端/效勞器架構(gòu)特別適合于多人同時(shí)在線游戲，如RPG，成千上萬(wàn)人進(jìn)行同一場(chǎng)游戲。在效勞器上有完整的游戲世界模型，玩家在客戶端去觀察和操縱這個(gè)世界，并與之互動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)游戲的根本架構(gòu)客戶端/效勞器架構(gòu)圖示網(wǎng)絡(luò)游戲的根本架構(gòu)客戶端/效勞器架構(gòu)例如網(wǎng)絡(luò)游戲的根本架構(gòu)一個(gè)典型的基于C/S架構(gòu)的回合制游戲的運(yùn)行流程如圖定義游戲通信協(xié)議是在網(wǎng)絡(luò)模型的應(yīng)用層定義的一個(gè)高層通信協(xié)議，類似于FTP和SMTP協(xié)議等，使得網(wǎng)絡(luò)游戲的客戶端和效勞器端程序通過(guò)預(yù)先設(shè)定好的格式傳輸數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)游戲通信協(xié)議例子——簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議過(guò)程客戶端與效勞器建立TCP連接客戶端發(fā)送HELLO命令標(biāo)識(shí)發(fā)件人身份客戶端發(fā)送MAIL命令，效勞器以O(shè)K應(yīng)答客戶端發(fā)送RCPT命令，標(biāo)識(shí)電子郵件接收人客戶端發(fā)送“.”，表示會(huì)話結(jié)束客戶端發(fā)送QUIT命令，結(jié)束會(huì)話

網(wǎng)絡(luò)游戲通信協(xié)議游戲通信協(xié)議特點(diǎn)根據(jù)游戲開發(fā)者主觀要求制定通信協(xié)議的要求并不嚴(yán)格游戲通信協(xié)議常用組織方式XMLJSON網(wǎng)絡(luò)游戲通信協(xié)議游戲通信協(xié)議結(jié)構(gòu)-XML網(wǎng)絡(luò)游戲通信協(xié)議<Data><Version><%Version%></Version>//版本信息<GameName><%GameName%></GameName>//游戲名字<GameType><%GameType%></GameType>//游戲類型<UserID><%UserID%></UserID>//用戶ID......</Data>游戲通信協(xié)議結(jié)構(gòu)-JSON網(wǎng)絡(luò)游戲通信協(xié)議{ “Version”:%Version%, “GameName”:%GameName%, “GamaType”:%GameType%, “UserID”:%UserID%}協(xié)議打包/解包注意：協(xié)議打包/解包的實(shí)現(xiàn)代碼應(yīng)該最大限度地保持通用性和靈活性。游戲通信協(xié)議并不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，很有可能在游戲開發(fā)過(guò)程中需要不斷地修改和補(bǔ)充，甚至推倒重來(lái)。協(xié)議打包/解包程序的編寫必須從一開始就盡量做到內(nèi)核的獨(dú)立性，只留幾個(gè)協(xié)議相關(guān)的外部接口。這樣，即使協(xié)議發(fā)生了很大的變化，打包/解包代碼也只需很少的修改即可。網(wǎng)絡(luò)游戲通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)游戲效勞器程序主要功能模塊網(wǎng)絡(luò)通訊業(yè)務(wù)邏輯處理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)守護(hù)監(jiān)控效勞器實(shí)現(xiàn)一般是異步而非同步執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)游戲多線程編程異步執(zhí)行方式1——單進(jìn)程多線程網(wǎng)絡(luò)通訊、業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等由不同的線程處理各線程處于同一進(jìn)程，無(wú)獨(dú)立監(jiān)控進(jìn)程架構(gòu)簡(jiǎn)單，編碼容易適用于小型網(wǎng)絡(luò)游戲網(wǎng)絡(luò)游戲多線程編程單進(jìn)程多線程的缺陷更能模塊集中于同一進(jìn)程，無(wú)法應(yīng)用分布式架構(gòu)各線程狀態(tài)難以監(jiān)控，容易出現(xiàn)死鎖單線程出錯(cuò)就容易導(dǎo)致效勞器進(jìn)程崩潰網(wǎng)絡(luò)游戲多線程編程異步執(zhí)行方式2——多進(jìn)程單線程網(wǎng)絡(luò)通訊、業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等由不同的進(jìn)程處理各進(jìn)程只有單個(gè)線程，并發(fā)性強(qiáng)允許不能進(jìn)程分布于不同效勞器適用于大型網(wǎng)絡(luò)游戲網(wǎng)絡(luò)游戲多線程編程多線程例子網(wǎng)絡(luò)游戲多線程編程std::threadthreadTest(&HelloWorld::testThread,this);mainStd::cout<<“mainthread”<<endltestThread(){ CCLOG("inmy thread");}常見網(wǎng)絡(luò)庫(kù)——Boostasio〔高性能網(wǎng)絡(luò)開發(fā)庫(kù)〕具有穩(wěn)定的跨平臺(tái)特性方便的效勞器擴(kuò)展機(jī)制易于使用提供了高層次的抽象

網(wǎng)絡(luò)游戲多線程編程常見網(wǎng)絡(luò)庫(kù)——RakNet〔跨平臺(tái)開源C++網(wǎng)絡(luò)引擎〕 -高性能 -容易使用，在線用戶手冊(cè)全面 -擴(kuò)平臺(tái)，多平臺(tái)支持良好 -在線技術(shù)支持 -平安傳輸，自動(dòng)使用SHA1、AES128、SYN

網(wǎng)絡(luò)游戲多線程編程常見網(wǎng)絡(luò)庫(kù)——Pomelo〔開源的Node.js效勞器框架〕快速、易上手高可伸縮的多進(jìn)程架構(gòu)方便的效勞器擴(kuò)展機(jī)制方便的請(qǐng)求、響應(yīng)、播送、效勞器通訊機(jī)制注重性能，在性能、可伸縮性上做了大量測(cè)試優(yōu)化

網(wǎng)絡(luò)游戲多線程編程HTTP網(wǎng)絡(luò)通信簡(jiǎn)介HTTP是超文本傳輸協(xié)議，是互聯(lián)網(wǎng)廣泛使用的通信協(xié)議，是建立在TCP之上的一種協(xié)議，采用短連接形式，是無(wú)狀態(tài)協(xié)議。HTTP協(xié)議特點(diǎn)

HTTP協(xié)議具有簡(jiǎn)單快速、靈活支持B/S及C/S模式Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——HTTPHTTPRequestCocos2d-x中的一種數(shù)據(jù)類型提供了一些方法用來(lái)定義和獲取HTTP請(qǐng)求HTTPClientHttpClient用來(lái)處理異步的HTTP請(qǐng)求如果在請(qǐng)求里設(shè)置了回調(diào)函數(shù)，那么在請(qǐng)求完成之后，就會(huì)在主線程中調(diào)用該回調(diào)函數(shù)HTTPResponse一種數(shù)據(jù)格式，包括請(qǐng)求返回的數(shù)據(jù)等信息Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——HTTPGET通信方式用于獲取信息平安的、冪等的提交較少量數(shù)據(jù)POST通信方式用于向效勞器提交數(shù)據(jù)，可能會(huì)修改數(shù)據(jù)提交數(shù)據(jù)量較大

Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——HTTPGET通信方式步驟創(chuàng)立HttpRequest對(duì)象設(shè)置請(qǐng)求的連接Url設(shè)置請(qǐng)求類型為GET設(shè)置請(qǐng)求標(biāo)記Tag設(shè)置回調(diào)函數(shù)，回調(diào)中驗(yàn)證請(qǐng)求是否發(fā)送成功設(shè)置提交的數(shù)據(jù)釋放創(chuàng)立的HttpRequest對(duì)象

Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——HTTPPOST通信方式步驟創(chuàng)立HttpRequest對(duì)象設(shè)置請(qǐng)求的連接Url設(shè)置請(qǐng)求類型為POST設(shè)置請(qǐng)求標(biāo)記Tag設(shè)置回調(diào)函數(shù)，回調(diào)中驗(yàn)證請(qǐng)求是否發(fā)送成功設(shè)置提交的數(shù)據(jù)釋放創(chuàng)立的HttpRequest對(duì)象

Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——HTTPSocket簡(jiǎn)介也稱“套接字”由IP地址和端口組成，其中IP地址用來(lái)定位設(shè)備，端口號(hào)用來(lái)綁定應(yīng)用程序或者進(jìn)程。應(yīng)用程序通常通過(guò)“套接字”向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出請(qǐng)求或者應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求Socket連接過(guò)程：效勞器偵聽：實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)客戶端請(qǐng)求：客戶端套接字發(fā)出連接請(qǐng)求連接確認(rèn)：效勞器響應(yīng)客戶端連接，并開啟新線程Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——SocketSocket類型流式〔SOCK_STREAM〕：有序、可靠、基于連接數(shù)據(jù)報(bào)式〔SOCK_DGRAM〕：不可靠、無(wú)連接Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——Socket使用Cocos2d-x內(nèi)部封裝類實(shí)現(xiàn)1.繼承代理類SIODelegate,實(shí)現(xiàn)4個(gè)虛函數(shù)： 〔1〕onConnect 〔2〕onMessage 〔3〕onClose 〔4〕onError2.翻開Socket連接Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——Socket使用Cocos2d-x內(nèi)部封裝類實(shí)現(xiàn)3.使用SIOClient提供的函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)Socket的控制： 〔1〕為Socket連接設(shè)置標(biāo)記 〔2〕注冊(cè)socket.io事件的回調(diào)函數(shù) 〔3〕向socket.io效勞器發(fā)送消息 〔4〕其他操作4.關(guān)閉Socket連接Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——SocketODSocket簡(jiǎn)介ODSocket是socket的一種簡(jiǎn)單的跨平臺(tái)封裝使用ODSocket實(shí)現(xiàn)步驟創(chuàng)立ODSocket對(duì)象對(duì)創(chuàng)立的ODSocket對(duì)象進(jìn)行初始化根據(jù)設(shè)置好的IP地址和端口進(jìn)行連接效勞器發(fā)送消息接收消息關(guān)閉連接Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——SocketODSocket例如主線程連接Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——Socket//引入頭文件#include"ODSocket/ODSocket.h"voidHelloWorld::init(){//初始化ODSocketsocket;socket.Init();socket.Create(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

//設(shè)置效勞器的IP地址，端口號(hào)并連接效勞器";ODSocket例如主線程〔續(xù)〕Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——Socketintport=12345;boolresult=socket.Connect(ip,port);Sts:threadrecThread=std::thread(&NetClient::UDPrecThread,this);recThread.detach();//從主線程別離

//發(fā)送數(shù)據(jù)Sendsocket.Send("login",5);}ODSocket例如開啟接收消息的子線程Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——SocketvoidHelloWorld::receiveData(){//一直檢測(cè)效勞端是否有數(shù)據(jù)傳來(lái)while(true){chardata[512]="";//接收數(shù)據(jù)Recvintresult=socket.Recv(data,512,0);printf("%d",result);if(result<=0)break;//與效勞器的連接斷開了CCLOG("%s",data);}socket.Close();//關(guān)閉連接WebSocket簡(jiǎn)介WebSocket是html5新增加的一種實(shí)現(xiàn)客戶端與效勞器間的雙向通信協(xié)議。WebSocket網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)現(xiàn)，需要客戶端與效勞器之間進(jìn)行握手連接，即客戶端中向效勞器發(fā)出WebSocket連接的請(qǐng)求，效勞器接收到請(qǐng)求后需要作出回應(yīng)，連接成功后客戶端與效勞器間就形成一條通道，可以快速進(jìn)行消息的傳遞。Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——WebSocketWebSocket相比于傳統(tǒng)HTTP協(xié)議的優(yōu)勢(shì)請(qǐng)求Header小效勞器可以主動(dòng)向客戶端發(fā)送消息Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——WebSocketCocos2d-x實(shí)現(xiàn)WebSocket步驟1.繼承WebSocket代理類,實(shí)現(xiàn)4個(gè)虛函數(shù)： 〔1〕為Socket連接設(shè)置標(biāo)記 〔2〕注冊(cè)socket.io事件的回調(diào)函數(shù) 〔3〕向socket.io效勞器發(fā)送消息 〔4〕其他操作2.創(chuàng)立WebSocket的對(duì)象，并初始化Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——WebSocketCocos2d-x實(shí)現(xiàn)WebSocket步驟3.檢測(cè)連接狀態(tài) 〔1〕如果連接的狀態(tài)是開啟的，那么發(fā)送消息 〔2〕消息可以是字符串，也可以是二進(jìn)制的4.關(guān)閉WebSocket連接Cocos2d-x中的網(wǎng)絡(luò)通信——WebSocket游戲簡(jiǎn)介游戲改編自經(jīng)典游戲《90坦克大戰(zhàn)》，在經(jīng)典單機(jī)模式的根底上，增加網(wǎng)絡(luò)版本，多玩家同時(shí)在線進(jìn)行游