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从零到一,撸一个在线斗地主(下篇)

原文:从零到一,撸一个在线斗地主(下篇) | AlloyTeam
作者:TAT.vorshen

上篇回顾:我们说了斗地主游戏的渲染展示部分,最后也讲了下canvas中交互的情况,下篇的重点就是游戏逻辑

逻辑主要分成两块:流程逻辑和扑克牌对比逻辑。

github地址:github.com/vorshen/lan…

17张牌,你能秒我?

流程逻辑

分析

这里流程上的逻辑分为两部分,一个是场景切换,还有一个就是房间页中游戏进行的流程

先简单说下场景切换,我们这个斗地主游戏有如下三种场景切换

  1. 首页 -> 大厅页
  2. 大厅页 -> 房间页
  3. 房间页 -> 大厅页

我们这里偷了懒,首页和大厅页没有用canvas,直接上了dom,写起来也很奔放,没有用框架。如果游戏想正式一点,千万不要这样。看起来首页和大厅页逻辑很简单,那是因为我们漏掉了很多点(时间真的不够。。)。

用一张图表现一下,我们漏掉的点:

demo和正式游戏的差异

在我们如此简化的背景下,如果说还有什么需要注意的,可能就两点

1、是否提前加载模块

比如当我们进入首页的时候,要不要把大厅页和房间页都初始化完毕?

这里我没有选择初始化,一定是真正使用到才会初始化。理由主要就是后面用到再初始化的开销并不大,可以接受。

如果当遇到,某一个场景很复杂,切换需要较大的开销,可以考虑提前进行一些初始化的工作。

2、销毁是真销毁还是隐藏

大厅页和房间页存在来回切换的情况,当发生大厅切换到房间的时候,可以选择将大厅页隐藏,也可以选择将大厅页销毁,后面用到再初始化。

这里我们选择只是将页面隐藏,也就是说当房间页第一次展示的时候,需要进行初始化(较大开销),以后再展示,就是很少的性能开销了。 大概代码如下:

/**
 * 房间展示,主要是生成stage
 * @param info 
 */
private _show(info: i_RoomShowOptions) {
    this._roomId = info.roomId;

    if (this._inited) {
        // 初始化过了,stage肯定初始化过了,直接展示
        this._stage.show();
    } else {
        // 第一次展示,初始化stage
        this._initStage();

        this._inited = true;
    }

    ……
}
复制代码

具体代码在Hall.ts和Room.ts中

因为我们页面简单而且小,常驻的话对性能影响不大,如果打算常驻的页面展示率低或者隐藏运行也很占用资源,那还是推荐把真的干掉。

房间中流程

消息驱动

首先我们认为在房间中,流程的变化都是事件驱动,具体可以看下图:

房间中流程变化

注意:右侧如果有箭头,意味着可能该阶段自己切换到该阶段(只是该阶段主角玩家发生变化)

在每个阶段,前端只能有对应的操作。那么每个阶段的切换,事件的发起者是谁呢?写代码的时候,我发现可以有两种模式进行阶段切换。

1、前端控制

以「叫地主阶段」->「抢地主阶段」为例,首先前端肯定知道游戏的轮转顺序(必须知道,因为布局就得考虑),轮转顺序是逆时针的。

当服务器下发一条「xx叫地主的消息」后,前端可以知道

  1. 接下来要进行抢地主阶段了
  2. xx的下一个是yy

那么前端可以主动将状态转为「yy进行抢地主状态」。

这个没有问题,逻辑上也讲得通,而且乐观UI的思想,能让用户最快的感知到变化,理论上体验最佳。甚至!可以节省与后台的传输,因为后台只需要下发「xx叫地主」,都不需要下发「yy进入到抢地主状态」了

不过情况不是这么简单……写代码过程中发现了些问题。

「叫地主阶段」->「抢地主阶段」没问题,走的通;「抢地主状态」->「抢地主状态」也没问题,走得通;「抢地主阶段」->「出牌阶段」怎么办?

我们可以在前端将每个玩家叫地主、抢地主的结果记录下来,然后保证和后端一样的逻辑,也可以得到这局游戏的地主是谁。但是地主获得的三张牌呢?这是一定要得从服务器获得的,出现了冲突,或者说前端无法完整实现的地方。

更明显的还有「准备阶段」->「叫地主阶段」,前端完全不知道谁是叫地主的,因为这个可能不按轮转顺序来。

到这里,**是不是我们也可以前端+后台配合的方式?**尝试了一下,并不好,这种组合的形式让代码变得难写,我不推荐这种方式。

不过也不敢保证,也许是我写法上的问题,如果对这里有建议和想法,可以一起讨论。

2、后台控制

所以我最后采用了后端精准控制的方式,一切都是以后台下发为准。

我选择「叫地主」之后,理论上可以将前端状态转到「下个人抢地主」,但是并没有,我一定得等到后台状态变化的消息才进行转换。

注意:但是按钮,还是得提前反馈啊,否则网络延迟会让用户抓狂的。

所以房间逻辑这里,整个流程,是靠后台消息进行驱动的。代码大概:

private _addMessageListener() {
    // 对手进入
    this._app.network.addEventListener('Room.PlayerEnterRoom', this._playerEnterRoom);

    // 对手离开
    this._app.network.addEventListener('Room.PlayerLeaveRoom', this._playerLeaveRoom);

    // 监听玩家准备
    this._app.network.addEventListener('Room.PlayerReady', this._playerReady);

    // 进入叫地主阶段
    this._app.network.addEventListener('Room.EnterAskLandlord', this._enterAskLandlord);

    // 对手叫地主
    this._app.network.addEventListener('Room.PlayerAskLandlord', this._playerAskLandlord);

    // 进入抢地主阶段
    this._app.network.addEventListener('Room.EnterGrabLandlord', this._enterGrabLandlord);

    // 对手抢地主
    this._app.network.addEventListener('Room.PlayerGrabLandlord', this._playerGrabLandlord);

    // 游戏开始
    this._app.network.addEventListener('Room.GameStart', this._gameStart);

    // 出牌
    this._app.network.addEventListener('Room.PlayerShotPukes', this._playerPukes);

    // 继续出牌
    this._app.network.addEventListener('Room.LoopPukes', this._loopPukes);

    // 游戏结束
    this._app.network.addEventListener('Room.GameOver', this._gameOver);
}
复制代码

具体代码在Room.ts中

客户端同步

稍微延伸一下,刚刚说的那种情况,很类似游戏中,客户端同步的两种方式:帧同步和状态同步

帧同步(行为同步)

帧同步的核心就是 不同的客户端 + 相同的输入(行为) = 相同的输出(状态)

如果能一直保证这个公式成立,那么服务器只需要推下发行为,无需下发状态,行为的开销肯定远远小于状态,优势在于性能。这一般用于实时性要求高的游戏中,比如格斗类、fps类游戏。

状态同步

状态同步就好理解了,客户端以服务器下发的状态为准,客户端就像一个播放器一样。这种优势在于服务器掌握绝对控制权,一般用于实时性要求不高的游戏中。

与服务器对接

游戏和传统web开发在网络上的差距也是很大的,传统web开发,资源加载完毕后,也就是cgi拉取一些数据或者上传一些数据会与后台对接,总而言之就是前端与后台的交流并不密切。

但是游戏不一样,游戏是需要频繁交换数据的,而且必须要有后台主动推送的能力。斗地主这款游戏算是上行很少的游戏了,理论上其实cgi+长轮询也能满足我们的需求,但是现在websocket这么好用,不可能不用啊。

websocket

websocket这里我们也是裸写的,没用开源的库,也没写重连啥的逻辑,如果在线游戏想正规一点,一定要考虑重连啊。

如果还不了解websocket的同学,可以找介绍看下,很简单。

但是websocket也有尴尬的地方,主要有两点:

  1. 下行消息一个通道,没有回调的概念
  2. 无法携带session

先说1,我们用websocket进行send调用,调用就调用了,没有回调函数的概念的。后台如果想针对我们的请求进行回报,也得走统一的下发消息,对于前端来说,就是触发了onmessage。

这样肯定是不行的,既然底层不支持,我们就得进行一次封装,其实核心就是版本号控制一下。

原理如下图:

websocket实现回调

我们发送消息的时候,如果有回调函数,就会记录一下(自增id标示),然后这个自增id会发送给后台。

后台下发消息的时候,有两种,一种是带着回调id,如果发现是这种消息,就拿着id去回调函数池子里面找到对应的函数执行。如果没有回调id,意味着是单纯的推送,对应执行。

大概代码如下,具体代码在Network.ts中

class Network extends EventDispatcher {
    // 收到服务器下发消息
    private _processMessage(msg: any) {
        // response消息
        if (msg.id) {
            let cb = this._callbacks[msg.id];

            delete this._callbacks[msg.id];
            if (typeof cb !== 'function') {
                console.error('callback is not a function for request: ', msg.id);
                return;
            }

            cb(msg.body);

            return;
        }

        // 服务器推送消息
        let route = msg.route;

        if (!route) {
            console.error('no route in message');
            return;
        }

        this.dispatchEvent(route, msg.data);
    }

    // 想服务器推送消息
    notify(msg: any, callback?: Function) {
        if (!this._ws) {
            return;
        }

        if (typeof callback === 'function') {
            msg.id = ++this._callbackIndex;

            this._callbacks[msg.id] = callback;
        }

        this._ws.send(JSON.stringify(msg));
    }
复制代码

至于无法携带session,这个就没办法了,只能相当于每次手动将uid带上去,服务器会根据uid拿到用户信息。

扑克牌对比逻辑

到了斗地主最核心逻辑部分了,那就是扑克牌大小的对比,也是我们使用webassembly的地方。

webassembly

对不了解webassembly的同学先简单介绍一下webassembly,可以理解为:将其他的语言(比如C++,go,java等)写的代码,跑在浏览器上。其他基础知识就不在这里提了哈,可以自行查阅。

外界看好wasm的优势在于快!虽然js有v8,但是相比较那些静态语言老流氓们,还是有些差距的。目前wasm应用场景最多的应该在于音视频的解析、字符串操作、大量数学计算等一些高cpu操作上。

我觉得wasm不仅仅有速度上的优势,还有代码复用这个被忽视的特性。在游戏上,这个特性帮助会很大。

以我们这个斗地主为例,核心部分是扑克牌对比逻辑。这个逻辑,前端要用把,判断是否可以出牌的时候,如图

前端是否可以出牌

但是后端不能无脑信任前端的牌吧,后台也必须得校验一次。一份逻辑,写一次总比写两次好吧,况且还是一个比较复杂的逻辑。wasm的出现解决了这种场景的痛点,主要也是游戏开发中,这种情况也比较多,很常见的就是碰撞检测。

具体一份代码是怎么用的,我们稍后再说,我们先把扑克牌对比的逻辑用C++写出来,否则其他都是白搭。

如何对比

因为比较简单,我没有去网上搜实现,自己写了一套,目前看来应该没啥问题,是不是最优思想不清楚。原理如下

我们先把扑克牌分类一下,如下图:

扑克牌类型

对应的枚举:

enum PukeType {
    ERROR,    // 无法匹配
    EMPTY,    // 空张
    SINGLE,    // 单张
    DOUBLE,    // 对子
    THREE,    // 三不带
    BOOM,    // 炸
    THREE_SINGLE,    // 三带一
    THREE_DOUBLE,    // 三带二
    DOUBLE_ROW,    // 连对
    THREE_ROW,    // 连三不带
    THREE_SINGLE_ROW,    // 三带一飞机
    THREE_DOUBLE_ROW,    // 三带二飞机
};
复制代码

这里「炸弹」是比较特殊的,因为它可以和其他类型进行大小比对,其他类型,必须相同类型进行对比,可以理解为对2也打不过一单张3

因为类型多,看起来同类型对比复杂,其实并不是,因为同类型对比,核心比的是某一单张牌。

  • 3带1/2,比的是3张中的牌谁大
  • 连对,无论连了几对,比的是最大的那对中的牌谁大
  • 炸弹,其实比单张
  • 其他的就不罗列了,其实都是这样

那么我们就可以这样

  1. 格式化传入的pukes
  2. 得到pukes的类型 和 这个类型下,能代表最大的那张牌
  3. 除了炸弹,如果类型对不上,认为比不过
  4. 类型一样,比核心牌

代码如下,具体代码在puke-compare.h中

/**
 * 对比两组牌的大小
 */
bool PukeCompare(std::vector<Puke>& pukesA, std::vector<Puke>& pukesB) {
    // 先格式化两组牌
    Parse(pukesA);
    Parse(pukesB);
    
    // 分析牌的类型
    PukeCompareResult bResult = GetCore(pukesB);
    PukeCompareResult aResult = GetCore(pukesA);

    // 不合法,直接认为出牌小
    if (bResult.type == PukeType::ERROR) {
        return false;
    }

    // 如果本身牌为空,则也认为出牌小
    if (bResult.type == PukeType::EMPTY) {
        return false;
    }

    // 对比的牌为空,则认为出牌大
    if (aResult.type == PukeType::EMPTY) {
        return true;
    }
    // 一方是炸弹,另一方不是炸弹
    if (bResult.type == PukeType::BOOM && aResult.type != PukeType::BOOM) {
        return true;
    }

    if (bResult.type != PukeType::BOOM && aResult.type == PukeType::BOOM) {
        return false;
    }

    // 如果类型不一致,也认为小
    if (bResult.type != aResult.type) {
        return false;
    } else {
        // 类型一致,比核心牌
        return (pukesB[bResult.core]) > (pukesA[aResult.core]);
    }
}
复制代码

格式化牌和分析牌类型这两块,也不复杂,稍微有些细节,感兴趣的话可以看,代码都在puke-compare.h中

js调用c++函数

代码写完了,服务器端ok了,我们就得让前端能跑起来C++的代码。借助emscripten,其实调用起来也挺方便的,这里没有时间和篇幅说具体怎么弄的,但可以说的抽象一些。

js调用C++代码有两种方向

一种是直接调用C++函数

还有一种是在js环境下,new出C++对象,这个不好画图,我就不画了哈

二者的区别主要也是写法上的区别,只调用函数的方式控制力较弱;new对象的方式,控制能力强,但是如果设计的不好,容易玩坏,而且麻烦些。

注意要考虑垃圾回收,在js侧new出来的C++对象,v8可不会帮你垃圾回收,得自己实现一个简单的引用计数的垃圾回收(代码在my_glue_wrapper.cpp中)。所以说,如果选择new对象的方式,一定要考虑周全。

我们这里相当于两者结合使用了,毕竟本来就是为了练手,涉及到webidl相关的知识(将C++对象,转换为js可以理解的对象)。具体代码在assembly下puke.idl和my_glue_wrapper.cpp中

webassembly这里,本来打算多写点,但是发现不好下手,如果写的详细,内容会较多。感觉又能开一篇文章了,但最近实在是比较忙,能抽出空写这两篇已经到极限了……不过现在网上webassembly相关的文章资料已经很多了,感兴趣的同学可以带着一起看,应该就很有助于理解了。

思考

写这个游戏期间,因为不同于平时业务开发,只考虑自己前端的那部分,这次从产品到前端后台都是一个人,有一些非前端的感触。

  • 产品流程图很重要,能提前理清楚一些逻辑坑点,防止无脑撸代码然后返工。这里吃了不少亏
  • 设计大大们是真的牛皮
  • 联调过程保证后端稳定性,尽量少改代码了,后台重新编译、重启的成本高很多
  • 时间关系,没有弄单元测试,但能准备单元测试,还是要准备,很重要
  • 扑克对比,是否可以引用配置的方式,这样就可以很好的支持其他扑克模式的对比了

结尾

终于到结尾了,感谢阅读到这里的同学。这个游戏本来是一个无心之作,不过也起到了练手的作用。

两篇文章更侧重于思路和宏观的一些东西,加上可能一些小坑。斗地主算是一个简单的游戏,但是我低估了他完成基本闭环需要的时间,所以很多地方都在赶,如果发现有写的不好的、考虑的不好的地方,欢迎斧正~

大家一起交流沟通~


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