走在网页游戏开发的路上（五）
在游戏开发中计时器/定时器是必须的，而且会在多处用到，如吃药补血每秒回10点且持续1分钟、玩家从一点到达另一点的过程需要多少时间。下面是定时器在七雄争霸中的几个应用场景，直接上图：
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| 场景1：建筑升级时间 |
场景2：建筑升级时间 |
场景3：科技研究时间 |
类似的场景还有很多，就不一一列举了。但有一点可以肯定的就是，不可能每个地方都去new一个定时器各自管理，这样会消耗大量CPU和内存，从而导致游戏不流畅，画面卡卡的。所有一般游戏中都只维护一个全局的定时器，这也是本文的主要内容——ActionScript3页游开发中如何设计全局的定时器。
1. 定时器的几种设计
下面介绍如何设计游戏中全局的定时器，首先我们来看看常用的定时器设计。通常定时器具有以下功能：
F 启动定时器
F 停止定时器
F 定时器定期执行间隔（总共执行多次）或者超时执行（总共执行1次）
F 有的游戏中还需要暂停定时器、恢复定时器的功能
关于游戏中的定时器的设计有以下两种争议：
1) 每个需要定时器的地方都创建一个，然后问题归结为多个定时器的管理问题；
2) 游戏中只有一个定时器，然后问题归结为一个定时器实现多个定时器的效果。
实际从管理难度以及运行效率上来讲应该选择第2种。
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| START_TIMER = O(1) STOP_TIMER = O(1) PER_TICK_BOOKKEEPING = O(n) |
START_TIMER = O(n) STOP_TIMER = O(1) PER_TICK_BOOKKEEPING = O(1) |
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| START_TIMER = O(log(n)) STOP_TIMER = O(1) PER_TICK_BOOKKEEPING = O(1) |
START_TIMER = O(n) STOP_TIMER = O(1) PER_TICK_BOOKKEEPING = O(1) |
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| START_TIMER = O(1) STOP_TIMER = O(1) PER_TICK_BOOKKEEPING = O(1) |
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| （每个桶中元素有序） START_TIMER = 最坏O(n)、平均O(1) STOP_TIMER = O(1) PER_TICK_BOOKKEEPING = O(1) （每个桶中元素无序） START_TIMER = O(1) STOP_TIMER = O(1) PER_TICK_BOOKKEEPING = 最坏O(n)、平均O(1) |
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| START_TIMER = O(m)，m是轮子的数量 STOP_TIMER = O(1) PER_TICK_BOOKKEEPING = O(1) |
上面几种定时器设计可以总结为使用4种数据结构实现：Heap、List、Hash、Wheel。著名的ACE中的定时器按照这4种方式分别都给与了实现，具体的4种定时器都是从ACE_Timer_Queue_T继承，每种定时器用不同的数据结构来实现具体Timer的算法。
1）ACE_Timer_Heap定时器，根据触发时间建立一个优先级队列(一个最小堆数据结构)来维护所有的定时器，代价就是删除和插入过程为O(logn)，代价比较高。
2）ACE_Timer_List定时器，根据触发时间建立一个有序的双向链表，代价就是插入定时器代价较高。
3）ACE_Timer_Hash定时器，采用开链的Hash方式每一个桶为一个单链表，在检查所有桶超时的时候会遍历链表所有的元素。为了提高效率这里所用的Hash桶应该足够大，而对于定时器一般是频繁的超时响应定时器，已经插入和删除，响应会采用迭代的方式。所以效率并不是那么高效。
4）ACE_Timer_Wheel定时器，采用的一种时间轮的方式，具体实现就好象一个轮子上面有很多插槽，每一个插槽下面包括一个有序双向链表，在Ace中把轮子叫做Wheel，插槽叫做Spoke，每一个定时器被Hash到Spoke中，而Spoke也可以理解为timer的分辨率，而Spoke的计算公式为：(触发时间 >> 分辨率的位数)&(spoke大小-1)。然后在根据触发时间把定时器插入到每一个Spoke的有序双向链表中，与Ace_timer_Hash的实现类似，只是这里用户可以指定Spoke大小。这里代价就是插入的时候可能最坏为O(n)。
2. 定时器的简单实现
我所在的Flash网页游戏项目中使用了简单的实现方式，游戏中只有一个定时器，然后问题归结为一个定时器实现多个定时器的效果。定时器使用ActionScript3中的Timer类。
定时器类（Timer Class）是ActionScript 3.0的内置类，通过AS3的事件分发响应机制实现周期触发。定时器是一个简单却又极为常用的类，系统全面的掌握它是非常必要的。（摘自ActionScript3 帮助文档）
Timer定时器是精确的，但是定时器的执行结果并非绝对精确。无论是Flash还是Flex，最终的应用程序都是以SWF文件存储。而FlashPlayer在解释SWF文件时，会建立基于帧率的周期循环。每次舞台更新的时间间隔是固定的，脚本中的舞台操作会受到时间轴帧率的制约。
作为一个多线程的应用程序，FlashPlayer 执行脚本不需要依赖帧率，但是所有的屏幕输出都要借助FlashPlayer的渲染引擎。如果时间轴帧率为10，则运行时舞台每100毫秒播放一帧。当间隔为80毫秒的定时器触发时，SWF应用程序立刻执行该定时器的侦听函数，但是在定时器侦听函数中的任何屏幕操作，都不会及时的反应在舞台上。只有在100毫秒时，FlashPlayer才会更新舞台显示。定时器在160毫秒第二次触发时，SWF应用程序需在200毫秒更新舞台显示。理论上8000毫秒内执行100次定时器，但实际上在帧率为10的SWF应用中，舞台更新只有80次。有可能在舞台刷新间隔内，连续执行两次定时器操作。
定时器的触发事件间隔可以自由设置，所有的定时器事件都不会错过。屏幕显示虽然不是实时更新，但是由于刷新的速度很快，不会造成显著影响。实际上，任何语言的定时器都要受制于系统时钟，都不是绝对精确的。
上述原因也是我们采用定时器的简单实现方式的原因之一，下面上代码。
定时器：
package<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
import flash.events.TimerEvent;<!--CRLF-->
import flash.utils.Timer;<!--CRLF-->
import flash.utils.getTimer;<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
public class MyTimer<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
private static var _instance:MyTimer;<!--CRLF-->
private var _timer:Timer;<!--CRLF-->
private var _timerList:Array;<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
/* <!--CRLF-->
* 获取单例类MyTimer的实例 <!--CRLF-->
* 返回值： <!--CRLF-->
* _instance <!--CRLF-->
*/ <!--CRLF-->
public static function getInstance():MyTimer<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
if (_instance == null)<!--CRLF-->
_instance = new MyTimer(); <!--CRLF-->
<!--CRLF-->
return _instance; <!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
/* <!--CRLF-->
* 构造函数，用于防止单例类生成多个实例 <!--CRLF-->
*/ <!--CRLF-->
public function MyTimer()<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
if (_instance != null)<!--CRLF-->
trace("单例类，请不要实例化"); <!--CRLF-->
return; <!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
/* <!--CRLF-->
* 注册计时器，首先检查id是否存在，如果不存在，就将定时器插入数组_timerList中；否则啥都不做 <!--CRLF-->
* 参数： <!--CRLF-->
* id - 唯一标识一个定时器 <!--CRLF-->
* interval - 刷新间隔，单位为秒（s） <!--CRLF-->
* repeatCount - 重复次数 <!--CRLF-->
* callback - 回调函数，每隔interval就执行一次 <!--CRLF-->
* ...args - 回调函数参数 ///注意，参数实际并没有用到，有待改进 <!--CRLF-->
* 返回值：空 <!--CRLF-->
*/ <!--CRLF-->
public function registerTimer(id:String, interval:int, repeatCount:int, callback:Function, ...args):void<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
if (_timerList == null)<!--CRLF-->
_timerList = new Array(); <!--CRLF-->
<!--CRLF-->
if ( check(id) == -1 ) <!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
_timerList.push( { id:id, interval:interval, repeatCount:repeatCount, callback:callback, args:args, tempInterval:0 } ); <!--CRLF-->
startTimer();<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
else <!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
trace(id + "已经存在！！！"); <!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
/* <!--CRLF-->
* 注销计时器，首先检查id是否存在，如果存在，从数组_timerList中删除定时器 <!--CRLF-->
* 参数： <!--CRLF-->
* id - 唯一标识一个定时器 <!--CRLF-->
* 返回值：空 <!--CRLF-->
*/ <!--CRLF-->
public function removeTimer(id:String):void<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
var index:int = check(id);<!--CRLF-->
if (index != -1) <!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
_timerList.splice(index, 1);<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
/* <!--CRLF-->
* 检查指定id的Object是否在_timerList数组中， <!--CRLF-->
* 如果存在返回在_timerList数组中的索引；否则返回-1 <!--CRLF-->
* 参数： <!--CRLF-->
* id - String，唯一标识一个定时器 <!--CRLF-->
* 返回值： <!--CRLF-->
* -1 or 指定Object的索引 <!--CRLF-->
*/ <!--CRLF-->
private function check(id:String):int<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
var len:int = _timerList.length;<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
for (var index:int = 0; index < len; index++)<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
if (_timerList[index]["id"] == id)<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
return index; <!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
return -1; <!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
/* <!--CRLF-->
* 启动计时器 <!--CRLF-->
* 如果_timer为空，生成一个定时器Timer，事件发生间隔1000ms（1s）； <!--CRLF-->
* 监听TimerEvent.TIMER，处理函数为timerHandler <!--CRLF-->
*/ <!--CRLF-->
private function startTimer():void<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
if (_timer == null)<!--CRLF-->
_timer = new Timer(1000); <!--CRLF-->
if (!_timer.running) <!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
_timer.addEventListener(TimerEvent.TIMER, timerHandler);<!--CRLF-->
_timer.start();<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
/* <!--CRLF-->
* 停止计时器 <!--CRLF-->
* 当_timerList数组为空时，即没有用户注册定时器，停止_timer <!--CRLF-->
*/ <!--CRLF-->
private function stopTimer():void<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
_timer.stop();<!--CRLF-->
_timer.removeEventListener(TimerEvent.TIMER, timerHandler);<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
/* <!--CRLF-->
* 运行计时器 <!--CRLF-->
* 如果_timerList数组为空，调用stopTimer()停止计时器； <!--CRLF-->
* 否则判断_timerList数组中的定时器间隔是否达到， <!--CRLF-->
* 如果达到，就调用回调函数； <!--CRLF-->
* 否则啥都不做 <!--CRLF-->
*/ <!--CRLF-->
public function runTimer():void<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
var timerComplete:Array = new Array();<!--CRLF-->
var len:int = _timerList.length;<!--CRLF-->
if (len == 0) <!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
stopTimer();<!--CRLF-->
return; <!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
for (var i:int = 0; i < len; i++)<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
//运行MyTimer管理的所有计时器 <!--CRLF-->
<!--CRLF-->
_timerList[i]["tempInterval"] += 1; <!--CRLF-->
//判断是否已经经过interval间隔 <!--CRLF-->
if (_timerList[i]["tempInterval"] == _timerList[i]["interval"])<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
//如果callback不空，执行callback函数 <!--CRLF-->
if (_timerList[i]["callback"] != null)<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
_timerList[i]["callback"](_timerList[i]["args"]);<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
_timerList[i]["tempInterval"] = 0; <!--CRLF-->
<!--CRLF-->
//判断初始repeatCount是否=0，如果注册时为0，即无限次数 <!--CRLF-->
//否则每执行一次，就-1；然后判断repeatCount是否=0，如果=0就注销计时器 <!--CRLF-->
if (_timerList[i]["repeatCount"] != 0)<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
_timerList[i]["repeatCount"] -= 1; <!--CRLF-->
if (_timerList[i]["repeatCount"] == 0)<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
trace("执行完成......"); <!--CRLF-->
timerComplete.push(_timerList[i]["id"]); <!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
//注销所有已完成的计时器 <!--CRLF-->
len = timerComplete.length;<!--CRLF-->
if (len != 0) <!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
trace("注销所有已经完成的计时器..."); <!--CRLF-->
for ( i = 0; i < len; i++) <!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
removeTimer(timerComplete.pop());<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
/* <!--CRLF-->
* timerHandler是_timer的TimerEvent.TIMER事件处理函数 <!--CRLF-->
* 其中调用runTimer()，管理所有注册的计时器 <!--CRLF-->
*/ <!--CRLF-->
private function timerHandler(evt:TimerEvent):void<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
runTimer();<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
测试代码：
package<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
import flash.display.Sprite;<!--CRLF-->
import flash.events.Event;<!--CRLF-->
import flash.utils.Timer;<!--CRLF-->
import flash.events.TimerEvent;<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
public class Main extends Sprite<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
<!--CRLF-->
public function Main():void<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
if (stage) init(); <!--CRLF-->
else addEventListener(Event.ADDED_TO_STAGE, init); <!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
private function init(e:Event = null):void<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
removeEventListener(Event.ADDED_TO_STAGE, init);<!--CRLF-->
// entry point <!--CRLF-->
<!--CRLF-->
var timer:MyTimer = MyTimer.getInstance(); <!--CRLF-->
timer.registerTimer("1", 1, 15, tick); <!--CRLF-->
<!--CRLF-->
var timer1:MyTimer = MyTimer.getInstance(); <!--CRLF-->
timer1.registerTimer("2", 5, 0, tick1); <!--CRLF-->
<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
private function tick(...args):void<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
trace("tick(1s)"); <!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
private function tick1(...args):void<!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
trace("tick(5s)"); <!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
/* private function complete(evt:TimerEvent):void <!--CRLF-->
{ <!--CRLF-->
trace("complete..."); <!--CRLF-->
}*/ <!--CRLF-->
<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
<!--CRLF-->
}<!--CRLF-->
参考文献
1. Hashed and Hierarchical Timing Wheels: Efficient Data Structures for Implementing a Timer Facility
2. ActionScript3帮助文档