《设计模式之美》命令模式:如何利用命令模式实现一个手游后端架构?

王争《设计模式之美》学习笔记

命令模式的原理解读

  • 命令模式的英文翻译是 Command Design Patte。
  • 命令模式将请求(命令)封装为一个对象,这样可以使用不同的请求参数化其他对象(将不同请求依赖注入到其他对象),并且能够支持请求(命令)的排队执行、记录日志、撤销等(附加控制)功能。
  • 落实到编码实现,命令模式用的最核心的实现手段,是将函数封装成对象。我们知道,C语言支持函数指针,我们可以把函数当作变量传递来传递去。但是,在大部分编程语言中,函数没法儿作为参数传递给其他函数,也没法儿赋值给变量。借助命令模式,我们可以将函数封装成对象。具体来说就是,设计一个包含这个函数的类,实例化一个对象传来传去,这样就可以实现把函数像对象一样使用。从实现的角度来说,它类似我们之前讲过的回调。
  • 当我们把函数封装成对象之后,对象就可以存储下来,方便控制执行。所以,命令模式的主要作用和应用场景,是用来控制命令的执行,比如,异步、延迟、排队执行命令、撤销重做命令、存储命令、给命令记录日志等等,这才是命令模式能发挥独一无二作用的地方。

命令模式的实战讲解

  • 假设我们正在开发一个类似《天天酷跑》或者《QQ卡丁车》这样的手游。这种游戏本身的复杂度集中在客户端。后端基本上只负责数据(比如积分、生命值、装备)的更新和查询,所以,后端逻辑相对于客户端来说,要简单很多。
  • 为了提高性能,我们会把游戏中玩家的信息保存在内存中。在游戏进行的过程中,只更新内存中的数据,游戏结束之后,再将内存中的数据存档,也就是持久化到数据库中。为了降低实现的难度,一般来说,同一个游戏场景里的玩家,会被分配到同一台服务上。这样,一个玩家拉取同一个游戏场景中的其他玩家的信息,就不需要跨服务器去查找了,实现起来就简单了很多。
  • 一般来说,游戏客户端和服务器之间的数据交互是比较频繁的,所以,为了节省网络连接建立的开销,客户端和服务器之间一般采用长连接的方式来通信。通信的格式有多种,比如 Protocol Buffer、JSON、XML,甚至可以自定义格式。不管是什么格式,客户端发送给服务器的请求,一般都包括两部分内容:指令和数据。其中,指令我们也可以叫作事件,数据是执行这个指令所需的数据。
  • 服务器在接收到客户端的请求之后,会解析出指令和数据,并且根据指令的不同,执行不同的处理逻辑。对于这样的一个业务场景,一般有两种架构实现思路:
    • 常用的一种实现思路是利用多线程,一个线程接收请求,接收到请求之后,启动一个新的线程来处理请求。具体点讲,一般是通过一个主线程来接收客户端发来的请求。每当接收到一个请求之后,就从一个专门用来处理请求的线程池中,捞出一个空闲线程来处理。
    • 另一种实现思路是在一个线程内轮询接收请求和处理请求。这种处理方式不太常见。尽管它无法利用多线程多核处理的优势,但是对于IO密集型的业务来说,它避免了多线程不停切换对性能的损耗,并且克服了多线程编程Bug比较难调试的缺点,也算是手游后端服务器开发中比较常见的架构模式了。

文中举例,一个线程内轮询接收请求和处理请求

  • 整个手游后端服务器轮询获取客户端发来的请求,获取到请求之后,借助命令模式,把请求包含的数据和处理逻辑封装为命令对象,并存储在内存队列中。然后,再从队列中取出一定数量的命令来执行。执行完成之后,再重新开始新的一轮轮询。
public interface Command {
   
  void execute()

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