谈谈我们的游戏逻辑服务器实现（一）
原文链接：http://codemacro.com/2012/04/23/game-server-info-1/
我们的逻辑服务器(Game Server，以下简称GS)主要逻辑大概是从去年夏天开始写的。因为很多基础模块，包括整体结构沿用了上个项目的代码，所以算不上从头开始做。转眼又快一年，我觉得回头总结下对于经验的积累太有必要。
整体架构
GS的架构很大程度取决于游戏的功能需求，当然更受限于上个项目的基础架构。基础架构包括场景、对象的关系管理，消息广播等。
需求
这一回，程序员其实已经不需要太过关心需求。因为我们决定大量使用脚本。到目前为止整个项目主要还是集中在技能开发上。而这个使用脚本的度，就是技能全部由策划使用脚本制作，程序员不会去编写某个具体技能，也不会提供某种配置方式去让策划通过配置来开发技能。这真是一个好消息，不管对于程序员而言，还是对于策划而言。但后来，我觉得对于这一点还是带来了很多问题。
实现
基于以上需求，程序员所做的就是开发框架，制定功能实现方案。脚本为了与整个游戏框架交互，我们制定了“触发器“这个概念，大概就是一种事件系统。
这个触发器系统，简单来说，就是提供一种“关心“、”通知“的交互方式，也就是一般意义上的事件机制。例如，脚本中告诉程序它关心某个对象的移动，那么当程序中该对象产生移动时，就通知脚本。脚本中可以关心很多东西，包括对象属性，其关心的方式包括属性值改变、变大、变小，各种变化形式；对象开始移动，移动停止；对象碰撞，这个会单独谈谈；定时器等。
除了触发器系统外，还有个较大的系统是游戏对象的属性系统。对象的属性必然是游戏逻辑中策划最关心最容易改动的模块。既然我们程序的大方向是尽可能地不关心策划需求，所以对象属性在设计上就不可能去编写某个具体属性，更不会编写这个属性相关的逻辑功能。简单来说，程序为每个对象维护一个key-value表，也就是属性名、属性值表。该表的内容由脚本填入，脚本享有存取权限。然后脚本中就可以围绕某个属性来编写功能，而程序仅起存储作用。
第三，怪物AI模块。AI模块的设计在开发周期上靠后。同样，程序不会去编写某类AI的实现。程序提供了另一种简单的事件系统，这个系统其实就是一个调用脚本的方案。当关于某个怪物发生了某个事件时，程序调用脚本，传入事件类型和事件参数。这个事件分为两类：程序类和脚本类。脚本类程序不需关心，仅提供事件触发API。程序类事件非常有限：怪物创建、出生、删除。
除了以上三块之外，还有很多零散的脚本交互。例如游戏对象属性初始化，角色进入游戏，角色进入场景等。这些都无关痛痒。
接下来谈一些关键模块的实现。
定时器
整个GS的很多逻辑模块都基于这个定时器来实现。这个定时器接收逻辑模块的注册，在主循环中传入系统时间，定时器模块检查哪些定时器实例超时，然后触发调用之。这个主循环以每帧5ms的速率运行，也即帧率1000/5。
这个定时器是基于操作系统的时间。随着帧率的不同，它在触发逻辑功能时，就必然不精确。游戏客户端（包括单机游戏）在帧率这块的实现上，一般逻辑功能的计算都会考虑到一个dt（也就是一帧的时间差），例如移动更新，一般都是x = last_x + speed * dt。但，我们这里并没有这样做。我们的几乎所有逻辑功能，都没有考虑这个时间差。
例如，我们的移动模块注册了一个固定时间值的定时器，假设是200ms。理想情况下，定时器模块每200ms回调移动模块更新坐标。但现实情况肯定是大于200ms的更新频率，悲剧的是，移动模块每次更新坐标都更新一个固定偏移。这显然是不够精确的。
更悲剧的是，定时器的实现中，还可能出现跳过一些更新帧。例如，理论情况下，定时器会在系统时间点t1/t2/t3/t4分别回调某个逻辑模块。某一帧里，定时器大概在t1回调了某逻辑模块，而当该帧耗时严重时，下一帧定时器模块在计算时，其时间值为t，而t大于t4，此时定时器模块跳过t2/t3。相当于该逻辑模块少了2次更新。这对于移动模块而言，相当于某个对象本来在1秒的时间里该走5格，但实际情况却走了1格。
当然，当游戏帧率无法保证时，逻辑模块运行不理想也是情有可原的。但，不理想并不包含BUG。而我觉得，这里面是可能出现BUG的。如何改善这块，目前为止我也没什么方案。
移动
有很多更上层的模块依赖移动。我们的移动采用了一种分别模拟的实现。客户端将复杂的移动路径拆分为一条一条的线段，然后每个线段请求服务器移动。然后服务器上使用定时器来模拟在该线段上的移动。因为服务器上的阻挡是二维格子，这样服务器的模拟也很简单。当然，这个模块在具体实现上复杂很多，这里不细谈。
碰撞检测
我们的技能要求有碰撞检测，这主要包括对象与对象之间的碰撞。在最早的实现中，当脚本关心某个对象的碰撞情况时，程序就为该对象注册定时器，然后周期触发检测与周围对象的距离关系，这个周期低于100ms。这个实现很简单，维护起来也就很简单。但它是有问题的。因为它基于了一个不精确的定时器，和一个不精确的移动模块。
首先，这个检测是基于对象的当前坐标。前面分析过在帧率掉到移动更新帧都掉帧的情况下，服务器的对象坐标和理论情况差距会很大，而客户端基本上是接近正确情况的，这个时候做的距离检测，就不可能正确。另一方面，就算移动精确了，这个碰撞检测还是会带来BUG。例如现在检测到了碰撞，触发了脚本，脚本中注册了关心离开的事件。但不幸的是，在这个定时器开始检测前，这两个对象已经经历了碰撞、离开、再碰撞的过程，而定时器开始检测的时候，因为它基于了当前的对象坐标，它依然看到的是两个对象处于碰撞状态。
最开始，我们直觉这样的实现是费时的，是不精确的。然后有了第二种实现。这个实现基于了移动的实现。因为对象的移动是基于直线的（服务器上）。我们就在对象开始移动时，根据移动方向、速度预测两个对象会在未来的某个时间点发生碰撞。当然，对于频繁的小距离移动而言，这个预测从直觉上来说也是费时的。然后实现代码写了出来，一看，挺复杂，维护难度不小。如果效果好这个维护成本也就算了，但是，它依然是不精确的。因为，它也依赖了这个定时器。
例如，在某个对象开始移动时，我们预测到在200ms会与对象B发生碰撞。然后注册了一个200ms的定时器。但定时器不会精确地在未来200ms触发，随着帧率的下降，400ms触发都有可能。即便不考虑帧率下降的情况，它还是有问题。前面说过，我们游戏帧保证每帧至少5ms，本来这是一个限帧手段，目的当然是避免busy-loop。这导致定时器最多出现5ms的延迟。如果策划使用这个碰撞检测去做飞行道具的实现，例如一个快速飞出去的火球，当这个飞行速度很快的时候，这5ms相对于这个预测碰撞时间就不再是个小数目。真悲剧。
技能
虽然具体的技能不是程序写的，但正如把几乎所有具体逻辑交给策划写带来的悲剧一样：这事不是你干的，但你得负责它的性能。所以有必要谈谈技能的实现。
技能的实现里，只有一个技能使用入口，程序只需要在客户端发出使用技能的消息时，调用这个入口脚本函数。然后脚本中会通过注册一些触发器来驱动整个技能运作。程序员一直希望策划能把技能用一个统一的、具体的框架统一起来，所谓的变动都是基于这个框架来变的。但策划也一直坚持，他们心目中的技能是无法统一的。
我们的技能确实很复杂。一个技能的整个过程中，服务器可能会和客户端发生多次消息交互。在最初的实现中，服务器甚至会控制客户端的技能特效、释放动作等各种细节；甚至于服务器会在这个过程中依赖客户端的若干次输入。
下一篇我将谈谈一些遇到的问题。