unity c#帧同步网络优化方案

unity帧同步实现机制分享：

看了很多文章，也在自己的游戏中亲自编写，整理并实现了一套帧同步方案，废话不多，直接分享。

网络重播：这块是帧同步必须做的，我们需要把服务器发过来的每一帧，以及随机种子，英雄数据记录下来，用于重播，有人问为什么要重播呢？因为重播是查不同步的重要手段，你大概率都不知道你干什么导致不同步了，那么你可以利用你的保存的数据用每个玩家重播一遍，看看差异在哪里，从而定位到导致不同步的代码。

定点数的使用：既然要同步，那必须使用定点数了，因为浮点数的计算结果不一定一样，使用定点数，可以保证结果的一致性。我们使用的是long 保存，把浮点数左移14位的做法，然后重载所有云算符。

 

1. 传输协议：战斗使用冗余UDP（我们暂时用的是3），什么是冗余呢，就是说UDP协议不保证客户端肯定能收到，那么每次下发一帧的时候，会携带前2帧的数据，这样，即便丢包，也能保证大概率客户端稳定。
2. 超时TCP重传机制，网络非常不好的情况，那么，就会造成丢帧较多，即便冗余也可能缺帧

    //如果客户端的帧和服务器的帧误差小于Margin的帧数，则为安全边际，
    //否则需要重新从服务器请求丢失的帧信息
    ret = (serverFrame - clientFrame) <= nFrames; 

    

3. 位置计算：所有的逻辑帧，只计算起始位置，朝向，速度，表现帧计算具体：

4.  ///距离大于1.5s的位移，暂时先直接拉扯
           ///如果x/z小于一帧位移距离，也直接拉扯
           ///其余情况 匀速移动，减速，加速情况后续会加
           private Vector3 LerpPos(Vector3 start, Vector3 end, float intepoation)
           {
               Vector3 pos = new Vector3(start.x, start.y, start.z);
   
               //pve加速模式 或 pvp落后很多帧情况下，直接移动到对应位置
               if (GameLogic.TestMode || FrameDriver.Current.GetIsRunFast())
               {
                   pos.x = end.x;
                   pos.z = end.z;
               }
   
               if (Vector3.Distance(start, end) > Speed * 1.5f)
               {
                   pos.x = end.x;
                   pos.z = end.z;
               }
               else
               {
                   float dis = Mathf.Sqrt((end.x - start.x) * (end.x - start.x) + (end.z - start.z) * (end.z - start.z));
                   if (dis != 0)
                   {
                       float moveX = (end.x - start.x) / dis * Speed * intepoation;
                       float moveZ = (end.z - start.z) / dis * Speed * intepoation;
                       if (Mathf.Abs(start.x - end.x) > Mathf.Abs(moveX))
                       {
                           pos.x = start.x + moveX;
                       }
                       else
                       {
                           pos.x = end.x;
                       }
   
                       if (Mathf.Abs(start.z - end.z) > Mathf.Abs(moveZ))
                       {
                           pos.z = start.z + moveZ;
                       }
                       else
                       {
                           pos.z = end.z;
                       }
                   }
               }
               var positionY = GameScene.Current.mMapHypsogramInfo.GetHeight_View(pos.x, pos.z) + L2VRiseHigh;
               pos.y = Mathf.Lerp(start.y, positionY, LERP_POS_T);
               return pos;
           }

           private int LerpToAngle(ref float angle, int dstAngle, float intepoation)
           {
               var delta = Tr.DeltaAngle((int)angle, dstAngle);
               if (Abs(delta) > 5F)
               {
                   var d = Mathf.Lerp(0, delta, 0.4F * Time.deltaTime * 60);
                   angle += d;
               }
               else
               {
                   angle = dstAngle;
               }
               return delta;
           }

   上面是所有可控制物体的位置以及角度运算，位置采用匀速，角度采用每次update40%的方式插值。

5. 帧缓存算法：我这里提供一下最简单的一种，当然也是最稳定有效的算法，网上有很多可查的jitterbuffer算法，实现起来，理解起来都需要费电李琦，不如来个简单的，- -，好用就行。方法很简单，我缓存最近100帧的延迟（到客户端解析的时候算时间，这个才是真正能驱动游戏的时间），然后排序，去掉几个最大最小值，然后去5个最大最小值的差平均为jitter值，直接上代码：

    using System;
   using System.Text;
   
   namespace YHP1
   {
       /// 
   
       /// 网络抖动值
       /// 
       public class NetJitterTime
       {
           private const int MAX_CALC_DELAY_LEN = 100;
           private const int AVERAGE_NUM = 5;
           private const int DISCARD_NUM = 2;
           private float[] delayArr = new float[MAX_CALC_DELAY_LEN];
           private float[] sortedDelayArr = new float[MAX_CALC_DELAY_LEN];
           private bool isInitialed = false;
           private int oldestIndex = 0;
   
   
           public void Update(float aDelay)
           {
               if (!isInitialed)
               {
                   Initial(aDelay);
                   return;
               }
               InsertOneDelay(aDelay);
           }
   
           //按照升序，初始化所有的延迟
           private void Initial(float aDelay)
           {
               sortedDelayArr[oldestIndex] = aDelay;
               delayArr[oldestIndex] = aDelay;
               int currentindex = oldestIndex - 1;
               while (currentindex >= 0)
               {
                   if (sortedDelayArr[currentindex] > sortedDelayArr[currentindex + 1])
                   {
                       Swap(ref sortedDelayArr[currentindex], ref sortedDelayArr[currentindex + 1]);
                       currentindex--;
                   }
                   else
                   {
                       break;
                   }
               }
               oldestIndex++;
               if (oldestIndex >= MAX_CALC_DELAY_LEN)
               {
                   isInitialed = true;
                   oldestIndex = 0;
               }
           }
   
           public void InsertOneDelay(float aDelay)
           {
               oldestIndex = oldestIndex % MAX_CALC_DELAY_LEN;
               float deletDelayVale = delayArr[oldestIndex];
               delayArr[oldestIndex] = aDelay;
               oldestIndex++;
               int sortIndex = BinarySearch(sortedDelayArr, 0, MAX_CALC_DELAY_LEN - 1, deletDelayVale);
               if (sortIndex < 0 || sortIndex >= MAX_CALC_DELAY_LEN)
               {
                   Logger.LogError("InsertOneDelay sortIndex is a invalid number : " + sortIndex);
                   return;
               }
               sortedDelayArr[sortIndex] = aDelay;
   
               //替换最老数据以后使用插入排序
               if (sortIndex - 1 > 0 && sortedDelayArr[sortIndex - 1] > sortedDelayArr[sortIndex])
               {
                   sortIndex--;
                   while (sortIndex >= 0)
                   {
                       if (sortedDelayArr[sortIndex] > sortedDelayArr[sortIndex + 1])
                       {
                           Swap(ref sortedDelayArr[sortIndex], ref sortedDelayArr[sortIndex + 1]);
                           sortIndex--;
                       }
                       else
                       {
                           break;
                       }
                   }
               }
               else if (sortIndex + 1 < MAX_CALC_DELAY_LEN && sortedDelayArr[sortIndex + 1] < sortedDelayArr[sortIndex])
               {
                   sortIndex++;
                   while (sortIndex < MAX_CALC_DELAY_LEN)
                   {
                       if (sortedDelayArr[sortIndex] < sortedDelayArr[sortIndex - 1])
                       {
                           Swap(ref sortedDelayArr[sortIndex], ref sortedDelayArr[sortIndex - 1]);
                           sortIndex++;
                       }
                       else
                       {
                           break;
                       }
                   }
               }
           }
   
   
           private float GetJitterTime()
           {
               if (isInitialed)
               {
                   float minSum = 0;
                   for (int i = DISCARD_NUM; i < AVERAGE_NUM + DISCARD_NUM; i++)
                   {
                       minSum += sortedDelayArr[i];
                   }
                   float maxSum = 0;
                   for (int i = MAX_CALC_DELAY_LEN - 1 - DISCARD_NUM; i >= MAX_CALC_DELAY_LEN - AVERAGE_NUM - DISCARD_NUM; i--)
                   {
                       maxSum += sortedDelayArr[i];
                   }
                   float jitter = (maxSum - minSum) / AVERAGE_NUM;
                   if (jitter < GameConfig.FrameIntervalL / 2)
                   {
                       return 0;
                   }
                   return jitter;
               }
               else
               {
                   return 0;
               }
           }
   
           public int GetJitterLength()
           {
               float jitterTime = GetJitterTime();
               int result = UnityEngine.Mathf.CeilToInt(jitterTime / (GameConfig.FrameIntervalL * 1000));
               return result;
           }
   
           public static void Swap(ref T a, ref T b)
           {
               T t = a;
               a = b;
               b = t;
           }
   
           //二分搜索找到排序中的最老的值的index
           public static int BinarySearch(float[] arr, int low, int high, float key)
           {
               int mid = (low + high) / 2;
               if (low > high)
                   return -1;
               else
               {
                   if (arr[mid] == key)
                       return mid;
                   else if (arr[mid] > key)
                       return BinarySearch(arr, low, mid - 1, key);
                   else
                       return BinarySearch(arr, mid + 1, high, key);
               }
           }
   
           public void Clear()
           {
               isInitialed = false;
               oldestIndex = 0;
           }
   
       }
   }
   

   上面代码很多参数可调，根据实际项目决定，基本可以实现客户端流畅运行，不过会适当增加自己的操作延迟，其实就是用延迟换流畅。

6.  帧执行逻辑：为了应付网络抖动，可能缺帧或者多帧的情况，客户端要流畅，至少保证每逻辑帧能有一帧的数据。我的处理是，没有帧的时候就等，因为项目原因，做不到预测回滚，或者说比较麻烦，因此这里暂时就是没有帧的时候会小卡一下，多帧的时候，采用每update一次执行一帧，当执行到jitterbuffer保存的值的时候，那么就每逻辑帧时间执行一帧（1/16s）。

           protected void ExecutesLogicFrames(float delta)
           {
               if (mFrameBuffer.LastFrame == 0)
                   return;
   
               int jitterLength = NetworkSyncManager.Instance.GetJitterLength();
   
               if (ShouldRunFast(jitterLength))
               {
                   int K = 0;
                   while (true)
                   {
                       var L = mFrameBuffer.NextFrame();
                       if (!ExecuteEachFrame(L))
                       {
                           return;
                       }
                       ++K;
                       if (K > 50)
                       {
                           break;//一次最多跑50帧,避免主线程卡死
                       }
                   }
               }
               else
               {
                   mTickTime += delta;
                   if (mTickTime < GameConfig.FrameIntervalL && mFrameBuffer.IsConsumeBuffer(jitterLength))
                   {
                       return;
                   }
   
                   var L = mFrameBuffer.NextFrame();
                   if (L != null)
                   {
                       mTickTime = 0;
                       ExecuteEachFrame(L);
                   }
               }
           }

   哈，看到快速模式了对吧，这个是下面要讲的。

7. 10.快速模式呢，就是追帧，跟大家差的太远了，正常执行已经很难追上了：

8.         private bool ShouldRunFast(int jitterLength)
           {
               if (FastMode)
                   return true;
   
               if (mIsRunFast)
               {
                   if (mFrameBuffer.CacheFrameNum() <= jitterLength)
                       mIsRunFast = false;
               }
               else
               {
                   if (FrameInfo.ServerFrame - FrameInfo.CurFrame > 90)
                       mIsRunFast = true;
               }
   
               return mIsRunFast;
           }

   这里简单给了一下是否快速执行，

9.