GameKit框架详细解析（二） —— iOS的Game Center：构建基于回合制的游戏（一）

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版本号	时间
V1.0	2018.12.12 星期三

前言

GameKit框架创造经验，让玩家回到你的游戏。 添加排行榜，成就，匹配，挑战等等。接下来几篇我们就一起看一下这个框架。感兴趣的看下面几篇文章。
1. GameKit框架详细解析（一） —— 基本概览（一）

开始

首先看下写作环境

Swift 4.2, iOS 12, Xcode 10

在本教程中，您将学习使用Game Center进行身份验证以及其基于回合制(turn-based)的机制的工作原理。 最后，您将拥有如何将多人游戏与GameCenter集成的基础。

2010年9月，Apple发布了GameKit框架，允许开发人员创建社交多人游戏而无需开发后端。 自首次发布以来，Apple已经添加了回合制游戏，玩家照片，朋友推荐，成就点和挑战。 虽然Apple已经缩减了Game Center及其与iOS的集成，但许多游戏仍然使用它的一些功能。

在本教程中，您将为现有游戏添加回合制多人游戏系统。 您将了解Game Center的身份验证以及其回合制机制的工作原理。 最后，您将拥有如何将多人游戏与Game Center集成的基础。

本教程中使用的游戏是名为Nine Knights的Nine Men's Morris克隆。 Nine Men's Morris是一款可追溯到罗马帝国的简单策略游戏。 游戏分为三个阶段：放置，移动和飞行。 游戏的平均长度为5-30分钟，具体取决于玩家的技能。

打开入门项目，打开Nine Knights.xcodeproj。

示例项目是一个完整的本地多人游戏。 构建并运行以查看菜单场景。 它包含一个play按钮。

您将使用的游戏的主要部分是Models / GameModel.swift和场景组中的场景Scenes。 游戏模型代表游戏的状态并确定游戏玩法逻辑，例如移动验证。 菜单场景现在负责呈现游戏场景。 最后，游戏场景(game scene)是所有面对游戏玩法的玩家发生的地方。

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Connecting To Game Center - 连接到游戏中心

与自己对抗很有趣，但现在是时候与其他人联系了。 在使用Game Center之前，您必须在项目和App Store Connect中配置一些内容。

首先，在Xcode中打开项目文件。 选中Nine Knights目标后，在Identity组下选择一个唯一的bundle identifie。

接下来，选择Capabilities选项卡。 您需要打开Game Center开关和Push Notifications开关。

启用Game Center功能是显而易见的，但您启用推送通知功能，以便游戏可以在玩家轮到时接收通知。 信不信由你，这就是你必须在项目中完成的所有配置。

接下来，转到appstoreconnect.apple.com。 登录后，选择My Apps，然后选择左上角的加号按钮创建一个新应用程序。 填写表格中的信息。 确保选择iOS作为平台，并选择您在Xcode中配置的Bundle ID。

注意：如果您没有看到使用Xcode注册的Bundle ID，则可以在开developer portal中手动创建一个。

在App Store Connect创建应用程序后，选择它。 然后，导航到Features选项卡并选择Game Center。

选择排行榜Leaderboard部分标题旁边的加号按钮以创建新的Leaderboard。

注意：此步骤可能看起来很奇怪，因为本教程不包括Game Center的排行榜。 但是，如果没有此步骤，Game Center将无法在尝试进行身份验证时识别该游戏。

选择Single Leaderboard选项并根据需要填写下一个表单。 由于这是让游戏中心正常工作的黑客行为，用于填写排行榜的信息并不重要。 确保添加语言，以便App Store Connect可以创建排行榜。

完成后，选择保存按钮，您现在应该已经配置了应用程序的排行榜。 Game Center身份验证现在可供您使用了！

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Authenticating with Game Center - 使用Game Center进行身份验证

现在您已经为Game Center配置了应用程序，现在是时候使用它了。 对于Nine Knights来说，最有必要立即向Game Center进行身份验证。 在某些游戏中，等待认证直到玩家表示希望在线玩游戏可能更合适。

您将使用帮助程序类来合并Game Center的逻辑。 这就是你要添加逻辑进行身份验证的地方。

首先，打开Helpers / GameCenterHelper.swift并在CompletionBlock声明下添加以下属性：

// 1
static let helper = GameCenterHelper()

// 2
var viewController: UIViewController?

以下是它的工作原理：

• 1） 您可以使用单例轻松地从应用程序的任何位置访问Game Center逻辑。
• 2） 在呈现Game Center身份验证视图控制器时使用此视图控制器。

首次创建此帮助程序类时，您希望尝试Game Center身份验证。 添加以下覆盖来完成此任务：

override init() {
  super.init()
  
  GKLocalPlayer.local.authenticateHandler = { gcAuthVC, error in
    if GKLocalPlayer.local.isAuthenticated {
      print("Authenticated to Game Center!")
    } else if let vc = gcAuthVC {
      self.viewController?.present(vc, animated: true)
    }
    else {
      print("Error authentication to GameCenter: " +
        "\(error?.localizedDescription ?? "none")")
    }
  }
}

如果此API让您感到困惑，请不要担心。 通过设置变量进行身份验证等重要逻辑是不正常的。 即使这看起来很奇怪，但它的使用起来相当简单。

您可以通过评估GKLocalPlayer.local.isAuthenticated来确定用户是否在completion块中成功进行了身份验证。 如果用户需要登录Game Center，iOS会在完成块中传递视图控制器以供您呈现。 最后，如果出现任何问题，您可以处理也返回的错误。

要查看此操作，请将以下内容添加到ViewControllers / GameViewController.swift中viewDidLoad（）的底部：

GameCenterHelper.helper.viewController = self

构建并运行以查看此操作。

使用Apple ID登录后，您将在控制台中看到熟悉的成功横幅以及消息。

对游戏中心进行身份验证非常简单。 它主要包括设置authenticateHandler变量，Game Center为您处理大部分逻辑。

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Telling the App About Authentication - 告诉应用程序关于身份验证

现在，Game Center知道玩家是否登录，但应用程序的其余部分没有登录。 当玩家进行身份验证时，您将使用NotificationCenter提醒应用程序的其他部分。

为此，请将以下内容添加到GameCenterHelper.swift的底部：

extension Notification.Name {
  static let presentGame = Notification.Name(rawValue: "presentGame")
  static let authenticationChanged = Notification.Name(rawValue: "authenticationChanged")
}

这个助手使用了一些通知，这是他们要做的：

• 1） presentGame通知菜单场景呈现在线游戏。
• 2） authenticationChanged通知应用程序任何身份验证状态更改。

要使用身份验证通知，请将以下内容添加到authenticateHandler块的顶部：

NotificationCenter.default
  .post(name: .authenticationChanged, object: GKLocalPlayer.local.isAuthenticated)

要使用此通知，请打开Scenes / MenuScene.swift并在localButton的声明下面添加以下内容：

private var onlineButton: ButtonNode!

另外，在setUpScene（in :)方法的末尾设置onlineButton：

onlineButton = ButtonNode("Online Game", size: buttonSize) {
  print("Pressed the online button.")
}
onlineButton.isEnabled = false
runningYOffset -= sceneMargin + buttonSize.height
onlineButton.position = CGPoint(x: sceneMargin, y: runningYOffset)
addChild(onlineButton)

此按钮节点的配置类似于本地按钮，但在玩家通过身份验证之前，它最初会被禁用。

构建并运行。

要在玩家向Game Center进行身份验证时更新此按钮的状态，您需要侦听helper类触发的通知。

为此，请将以下内容添加到MenuScene类的底部：

// MARK: - Notifications

@objc private func authenticationChanged(_ notification: Notification) {
  onlineButton.isEnabled = notification.object as? Bool ?? false
}

然后，在didMove（to :)中添加观察者：

NotificationCenter.default.addObserver(
  self,
  selector: #selector(authenticationChanged(_:)),
  name: .authenticationChanged,
  object: nil
)

构建并运行

太好了，现在在线按钮显示正确的状态。

如果您离开menu scene，按钮会出现问题。 启动本地游戏然后返回菜单会导致按钮再次被禁用。

要解决此问题，请打开GameCenterHelper.swift并在GameCenterHelper顶部附近添加以下计算属性：

static var isAuthenticated: Bool {
  return GKLocalPlayer.local.isAuthenticated
}

现在，回到MenuScene.swift，并在setUpScene（in :)结束时，而不是最初禁用在线按钮，检查当前状态，如下所示：

onlineButton.isEnabled = GameCenterHelper.isAuthenticated

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Finding an Online Match - 寻找在线匹配

事情开始出现了。 现在玩家已通过游戏中心认证，您需要一种方法来开始新游戏。 您将使用GKTurnBasedMatchmakerViewController完成此操作。

注意：GKTurnBasedMatchmakerViewController没有很多选项来自定义它的显示方式。 如果这对您的应用程序很重要，您可以通过编程方式管理游戏，从而创建自己的匹配。

打开GameCenterHelper.swift并创建一个新方法来处理init（）下面的matchmaker视图控制器的表示：

func presentMatchmaker() {
  // 1
  guard GKLocalPlayer.local.isAuthenticated else {
    return
  }
  
  // 2
  let request = GKMatchRequest()
  
  request.minPlayers = 2
  request.maxPlayers = 2
  // 3
  request.inviteMessage = "Would you like to play Nine Knights?"
  
  // 4
  let vc = GKTurnBasedMatchmakerViewController(matchRequest: request)
  viewController?.present(vc, animated: true)
}

下面看一下细节：

• 1） 确保玩家已通过身份验证。
• 2） 创建匹配请求以使用匹配器视图控制器发送邀请。
• 3） 自定义请求。 设置邀请消息以个性化邀请。 根据Nine Knights的规则配置玩家数量。
• 4） 将请求传递给matchmaker视图控制器并显示它。

您现在可以通过展示matchmaker来使在线按钮正常工作。

打开MenuScene.swift并使用以下命令替换onlineButton节点回调中的print语句：

GameCenterHelper.helper.presentMatchmaker()

构建并运行，然后选择在线按钮。

最初，matchmaker视图控制器显示新的游戏视图。 如果您尝试取消和关闭视图或创建新游戏，视图控制器不会dismiss。 这是因为未设置matchmaker的代理。

要解决此问题，首先在GameCenterHelper.swift的底部添加以下扩展，以使helper类符合GKTurnBasedMatchmakerViewControllerDelegate：

extension GameCenterHelper: GKTurnBasedMatchmakerViewControllerDelegate {
  func turnBasedMatchmakerViewControllerWasCancelled(
    _ viewController: GKTurnBasedMatchmakerViewController) {
      viewController.dismiss(animated: true)
  }
  
  func turnBasedMatchmakerViewController(
    _ viewController: GKTurnBasedMatchmakerViewController, 
    didFailWithError error: Error) {
      print("Matchmaker vc did fail with error: \(error.localizedDescription).")
  }
}

然后，在呈现视图控制器之前，添加此项以在presentMatchmaker（）中设置代理：

vc.turnBasedMatchmakerDelegate = self

您会注意到matchmaker代理只包含两种方法。 还有其他方法管理查找和退出匹配，但他们已被弃用。 您实现的两种方法记录发生的任何错误并dismiss matchmaker。

构建并运行。

很好！您现在可以使用Game Center创建新的匹配项。现在它有点麻烦。创建匹配后，您必须退出视图，关闭matchmaker，然后再打开matchmaker。当您实现turn events的处理时，您将解决此问题。

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Under the Hood of Game Center

游戏现在处于一种状态，您可以跟踪身份验证状态更改并显示Game Center的matchmaker来管理游戏。完成在线体验的最后一件事是处理游戏的turns。

Game Center通过存储玩家，当前玩家和匹配数据来处理回合制游戏。它存储了许多其他东西，但它们并不重要。为玩家更新游戏包含三件事：

• 1） 阅读当前游戏状态并更新UI。
• 2） 处理玩家输入，更新游戏模型以反映该输入并将模型转换为您保存到Game Center的Data。
• 3） 计算下一个玩家并发送turn。

所有这些游戏数据都由GKTurnBasedMatch表示。目前，您可以使用匹配器创建匹配项，但仍需要一种方法来接收匹配项。

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Taking Nine Knights Online

要在玩家登录时立即开始接收turn事件，您需要注册本地玩家。

在文件末尾添加以下扩展名：

extension GameCenterHelper: GKLocalPlayerListener {
  func player(_ player: GKPlayer, wantsToQuitMatch match: GKTurnBasedMatch) {
    // 1
    let activeOthers = match.others.filter { other in
      return other.status == .active
    }
    
    // 2
    match.currentParticipant?.matchOutcome = .lost
    activeOthers.forEach { participant in
      participant.matchOutcome = .won
    }
    
    // 3
    match.endMatchInTurn(
      withMatch: match.matchData ?? Data()
    )
  }
  
  func player(
    _ player: GKPlayer, 
    receivedTurnEventFor match: GKTurnBasedMatch, 
    didBecomeActive: Bool
  ) {
    // 4
  guard didBecomeActive else {
    return
  }
  
  NotificationCenter.default.post(name: .presentGame, object: match)
  }
}

仔细阅读代码：

• 1） 当玩家退出Nine Knights时，你需要在游戏中获得另一个活跃的玩家。
• 2） 将退出玩家的结果设置为lost，并将其他活跃玩家的结果设置为win。 对于这个游戏，应该只有一个其他玩家。
• 3） 最后，结束与更新数据的匹配。
• 4） 当应用程序收到turn事件时，该事件包括一个Bool，指示turn是否应该出现在游戏中。 您可以使用之前定义的通知之一来通知菜单场景。

要使用此协议实现，请将init（）中的身份验证块中的print语句更改为：

GKLocalPlayer.local.register(self)

如果您尝试运行此选项，您仍会发现选择游戏时匹配器不会被忽略。 您可以通过跟踪匹配器视图控制器并在turn事件方法中根据需要dismiss匹配来解决此问题。

将以下属性添加到GameCenterHelper的顶部：

var currentMatchmakerVC: GKTurnBasedMatchmakerViewController?

接下来，在presentMatchmaker（）中显示视图之前分配它：

currentMatchmakerVC = vc

最后，将以下内容添加到player(_:receivedTurnEventFor:didBecomeActive:)的顶部：

if let vc = currentMatchmakerVC {
  currentMatchmakerVC = nil
  vc.dismiss(animated: true)
}

您现在会在选择游戏时看到matchmaker dismiss。

接下来，最重要的事情之一是显示游戏。 打开MenuScene.swift并将以下内容添加到类的底部：

@objc private func presentGame(_ notification: Notification) {
  // 1
  guard let match = notification.object as? GKTurnBasedMatch else {
    return
  }
  
  loadAndDisplay(match: match)
}

// MARK: - Helpers

private func loadAndDisplay(match: GKTurnBasedMatch) {
  // 2
  match.loadMatchData { data, error in
    let model: GameModel
    
    if let data = data {
      do {
        // 3
        model = try JSONDecoder().decode(GameModel.self, from: data)
      } catch {
        model = GameModel()
      }
    } else {
      model = GameModel()
    }
    
    // 4
    self.view?.presentScene(GameScene(model: model), transition: self.transition)
  }
}

下面进行详细分析：

• 1） 确保通知中的对象是您期望的匹配对象。
• 2） 从Game Center请求匹配数据以确保您拥有最新信息，从Game Center请求匹配数据。
• 3） 根据匹配数据构建游戏模型。 Nine Knights的游戏模型符合Codable，因此序列化是轻而易举的。
• 4） 使用Game Center中的模型呈现游戏场景。

对于最后一步，您必须将其连接起来以收听呈现游戏的通知。

在didMove（to :)中添加以下另一个通知观察者：

NotificationCenter.default.addObserver(
  self,
  selector: #selector(presentGame(_:)),
  name: .presentGame,
  object: nil
)

构建并运行

很好！ 现在你可以看到游戏了。 除此之外，您会注意到您可以像在本地模式中一样玩整个游戏。 为了防止这种情况，您需要向helper类添加更多内容。

打开GameCenterHelper.swift并在帮助程序类的顶部添加以下内容：

var currentMatch: GKTurnBasedMatch?

var canTakeTurnForCurrentMatch: Bool {
  guard let match = currentMatch else {
    return true
  }
  
  return match.isLocalPlayersTurn
}

enum GameCenterHelperError: Error {
  case matchNotFound
}

currentMatch跟踪玩家当前正在查看的游戏。 要确定玩家是否可以放置一块，您可以使用当前的匹配并检查它是否是本地玩家的回合。

接下来，在类的末尾添加以下辅助方法：

func endTurn(_ model: GameModel, completion: @escaping CompletionBlock) {
  // 1
  guard let match = currentMatch else {
    completion(GameCenterHelperError.matchNotFound)
    return
  }
  
  do {
    match.message = model.messageToDisplay
    
    // 2
    match.endTurn(
      withNextParticipants: match.others,
      turnTimeout: GKExchangeTimeoutDefault,
      match: try JSONEncoder().encode(model),
      completionHandler: completion
    )
  } catch {
    completion(error)
  }
}

func win(completion: @escaping CompletionBlock) {
  guard let match = currentMatch else {
    completion(GameCenterHelperError.matchNotFound)
    return
  }
  
  // 3
  match.currentParticipant?.matchOutcome = .won
  match.others.forEach { other in
    other.matchOutcome = .lost
  }
  
  match.endMatchInTurn(
    withMatch: match.matchData ?? Data(),
    completionHandler: completion
  )
}

以下是重要方法的作用：

• 1） 确保当前匹配集。
• 2） 在序列化更新的游戏模型并修改匹配后结束turn。 能够使用Codable协议来处理序列化大大简化了这种逻辑。
• 3） 以类似于玩家退出时的方式处理胜利。 更新玩家的结果会更新并结束游戏。

在显示游戏场景之前，打开MenuScene.swift并将以下内容添加到loadAndDisplay（match :)的底部：

GameCenterHelper.helper.currentMatch = match

在didMove(to:)中，在feedbackGenerator.prepare（）之后，添加：

GameCenterHelper.helper.currentMatch = nil

现在您可以可靠地管理当前匹配，您可以准确计算出该轮到何时进行比赛。

打开Scenes / GameScene.swift并将此guard语句添加到handleTouch（_ :)的顶部：

guard !isSendingTurn && GameCenterHelper.helper.canTakeTurnForCurrentMatch else {
    return
}

这个声明阻止了玩家在没有轮到他们的时候以及他们将turn更新发送到Game Center时的输入。

最后，要开始发送玩家的动作，请将以下内容添加到feedbackGenerator.prepare（）下面的else里面的processGameUpdate（）底部：

isSendingTurn = true

if model.winner != nil {
  GameCenterHelper.helper.win { error in
    defer {
      self.isSendingTurn = false
    }
    
    if let e = error {
      print("Error winning match: \(e.localizedDescription)")
      return
    }
    
    self.returnToMenu()
  }
} else {
  GameCenterHelper.helper.endTurn(model) { error in
    defer {
      self.isSendingTurn = false
    }

    if let e = error {
      print("Error ending turn: \(e.localizedDescription)")
      return
    }
    
    self.returnToMenu()
  }
}

该逻辑检查是否有游戏的赢家。 如果有，它结束游戏。 否则，turn结束。 它还会更新isSendingTurn，因此玩家不会意外地或恶意地进行多次turn。

构建并运行，享受游戏：

恭喜你，你现在可以和你的朋友一起玩Nine Knights！

您现在有一款游戏可以向游戏中心进行身份验证，管理比赛并在玩家之间来回转发。 一旦您了解了使用Game Center的回合制游戏，您就可以将这些概念应用到其他iOS或macOS游戏中。

如果您有兴趣为此游戏添加更多功能，可以添加一种方法在应用中指示有新的turn。 您会收到通知，告知您有新的turn，但在应用中，游戏中心通知不会显示。

您还可以查看有关Apple Documentation about GameKit的官方Apple文档，了解它还提供了什么。

后记

本篇主要讲述了iOS的Game Center：构建基于回合制的游戏，感兴趣的给个赞或者关注~~~