【面经】腾讯U3d面试面经 帧同步方向 （一）帧同步如何解决不同步的问题？

解决不同步问题首先考虑什么是不同步的问题，为什么会出现不同步的情况。

那么什么是不同步的问题呢？帧同步是由客户端计算，发送命令给服务器，服务器转发命令达到两边客户端显示一致。服务器是不知道具体逻辑的，所以如果两边客户端计算的某些变量出现不一致的时候，就会出现不同步的情况，随着时间的推进，一个小小的不同步也会造成滚雪球效应，最后的结果可能就南辕北辙了。

所以为什么会出现不同步的情况，也很好解释了，两边客户端无法保证输入的一致性，计算的一致性，就无法保证唯一的输出。

首先，一个战斗系统的可玩性很大的一点是战斗的伤害具有随机性，幅度会在一定范围内随机显示，然后还有几率出现暴击；而帧同步的特性就是要消灭这样的随机性，两边客户端在同一时间计算出来的伤害一定是一个数字。那么如何控制这个随机性呢？通过服务器在帧同步开始的时候下发同一个随机数种子，通过自定义的随机数算法保证这个数字看上去是随机的，但是实际上是必然的。

其次是计算过程中的精度损失，最为关键的就是浮点数导致的精度损失，在不同的硬件环境下，相同的浮点数可能会造成不同的运算结果，虽然这个结果在这一帧内影响有限，但是由于滚雪球效应，最终的战斗结果可能就会出现非常明显的不同步问题了。对于这个问题，采用定点数去代替浮点数做计算，使用一个万分比的参数去转换定点数和浮点数，这样就能避免规避掉浮点数的问题。

然后是逻辑顺序执行不一致，这个一般是由于使用到了一些插件，而这些插件的Update并不能由帧同步去控制，导致两边客户端可能执行某个计算片段的时间并不是在同一逻辑帧，所以解决这个问题的方案就是，不要使用这些插件，尽量去使用开源插件或者自己写，保证Update函数掌控在自己的逻辑中，去避免出现不同步的问题。例如物理系统、动画系统、AI等这些插件，就尽量去使用自己写的，保证一致性。

然后是网络接收数据的先后顺序不一致的不同步问题，通常的帧同步为了保证网络的流程，会丢弃掉成熟的TCP，采用UDP去自行实现可靠的网络收发，但是如果一旦不考虑清楚网络的复杂性，就会出现网络波动的情况下，后发的消息可能会比先发的消息先发送到接收端，如果这时候接收端不进行处理的话，就会出现接收端先处理后一条消息，再处理前一条消息的情况，这样输入的顺序不一致，也是会造成最终的不同步的。解决方法也很简单，对每一个发出的消息做一个自增的编号，根据编号的连续性确定消息的顺序，就算先收到后面的消息，也可以等待前面的消息收到之后进行顺序传入游戏逻辑中。

总结来说，就是保证客户端的输入一致，计算一致，就能解决帧同步的不同步问题。

最后，一个优秀的帧同步系统，首先应该尽量去避免不同步的问题，其次就是在出现不同步问题的时候，能快速查找出问题的根源，然后去解决问题。

 

2019年9月10日新增

最近半年一直在做帧同步战斗这块，对于解决不同步问题又有了一些新的感悟，因为项目人员变多，上一个项目在小公司，做战斗就一两个，非常好控制，现在换到了腾讯，战斗差不多十个人在做，几乎每天都能遇到各种各样的不同步问题，在这里做一个阶段性的总结。

首先是之前说的随机数种子，项目demo阶段为了快速开发，多人协作，表现层有时候会调用到不少逻辑API，而这些逻辑API里面可能会调用到随机数生成算法，这样就可能造成A客户端随机数调用了3次，B客户端调用了4次，最后真正逻辑去调用的时候，两边生成的随机数就不一致了。我们称之为随机数污染，解决方法就是讲表现层和逻辑层彻底分离，表现层不回调逻辑层任何代码，当需要用到逻辑层的接口的时候，一定要注意这个接口只是提供const返回，而不修改任何逻辑层数据。

然后还有一个是在逻辑层杜绝Dictionary的使用，Dictionary内存放的数据是无序的，如果需要遍历的话，就会造成AB客户端遍历的顺序不一致，最后导致不同步，如果想要使用字典的话，需要自行实现一个确定顺序的。同样的情况还出现在List.Sort上，Sort的原理是通过快排去实现有序排列的，而快排是不稳定的，所以也需要自行实现排序算法。

还有一点出现在断线重连追帧重回，断线重连的时候为了快速重连，一般都是通过快照的方式实现的，比如每隔1000帧上传一份客户端的快照，但是随着客户端的逻辑修改，快照很多时候都会漏数据，这时候就需要有一个强大的框架去实现快照功能，避免开发的时候因为需求变动导致断线重连不同步的bug。

同样是快照，还会造成另外一些问题，有些程序在代码中会使用一些静态变量，而快照不是从第0帧开始计算的，这时候这些静态变量的值可能就没有正确的计算，导致最后重连回来不同步。比如说我在某个类里面定义了一个静态变量count，这个变量的含义就是在游戏中调用了函数function多少次，而A客户端没有断线重连，正常执行下去，count=10，而B客户端通过快照重回，count=5，这时候两个客户端就不一致了。

还有一点是数据、代码版本一致，一定要在进入战斗之前确定好进入帧同步战斗的所有客户端数据、代码版本完全一致。

最后非常值得注意的一点是，表现层的报错千万不能影响到逻辑层，最好的方法就是表现层update和逻辑层的update分离，先执行完逻辑层的update再执行表现层的update。

 

10月19日补充

今天出现了一种不同步，由于我们新开发的功能没有做好表现层和逻辑层分离，逻辑层直接调用了表现层的接口，然后A手机切后台回来，执行了一些逻辑，导致调用进去表现层抛出异常了，B手机无此异常，此时AB逻辑层不同步。这个问题由于表现层和逻辑层没有彻底分离导致的，解决方法就是逻辑层不直接调用表现层的数据，而是通过Command的方式去通知表现层，表现层通过表现层单独的Update去轮询Command，然后去处理。