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基于cocos2d-x的游戏框架设计——李成

发表于: 2015-11-08   作者:互联网   来源:转载   浏览次数:
摘要: 视频:http://v.youku.com/v_show/id_XMzc5ODUyMTI4.html?f=17330006 网易科技讯 3月31日,第四届CocoaChina开发者大会暨Cocos2d-x技术研讨会在北京剧院举行,人人网游戏开发工程师李成进行了主题为《基于cocos2d-x的游戏框架设计》的演讲。 以下为实录 主持人: 大家在Cocos2d的社区里都会进行像今天这样的技术解

视频:http://v.youku.com/v_show/id_XMzc5ODUyMTI4.html?f=17330006

网易科技讯 3月31日,第四届CocoaChina开发者大会暨Cocos2d-x技术研讨会在北京剧院举行,人人网游戏开发工程师李成进行了主题为《基于cocos2d-x的游戏框架设计》的演讲。

以下为实录

主持人:

大家在Cocos2d的社区里都会进行像今天这样的技术解决方案分享,但是都非常零散。接下来我们欢迎人人网游戏工程师里成,他演讲的题目是“基于Cocos2d-X的游戏框架设计”。

李成:

大家好!

我是来自人人游戏的李成,我今天演讲的题目是“基于Cocos2d-X的游戏框架设计”,大家有什么好的想法可以跟人人游戏相关的同事交流。

我为什么要讲这篇PPT,我同学在Cocos2d-X开发的时候会发现网络上面有大量的例子,但是没有把技术点连起来作为一个整体经验的设计。今天大家很多都是讲Cocos2d-X平台的移植性,我今天讲的是怎么针对Cocos2d-X平台做游戏类的开发。在前期希望大家有一些更好的设计思想,避免在项目的中后期遇到难以扩展或者是难以复用的问题。我个人经历过PC端类游戏的开发,和Web类游戏的开发,所以我感觉端内游戏和页游传统游戏的开发经验完全值得借鉴,运用到移动游戏的开发过程中

本次演讲主要分为三部分:

第一,软件设计不仅仅是游戏开发,它跟传统的建筑业有很直接的关系。你可以从两方面互相汲取一些经验。在盖大楼的时候,如果楼塌了就相当于游戏崩溃了,这种两种情况会直接导致什么结果呢?如果楼塌了很多人就必须重新盖,相对于程序员来说,就必须重新返工,很多其他项目的人员都一直跟着你加班加点。如果你把游戏做崩溃了,项目没有成,并且没有女朋友的话,别人都不愿意跟你,如果有女朋友的话你丈母娘就不愿意,说你把游戏都整崩溃了,还有什么不敢干的。

简单总结一下,游戏开发跟盖大楼有一些共同点。一是前期设计规划很重要;二是基础设施、基础模块的构建很重要;三是扩展性、重用性方面很重要;四是健壮性、安全性很重要;五是从基础做起从细节做起,拒绝豆腐渣工程。

第二,主要讲一下Cocos2d-X跟ios平台是怎么样结合在一起的。

先介绍一下Cocos2d-X引擎开发的优势,因为Cocos2d的C++版本,目前有大量Cocos2d的经验分享,所以如果是Cocos2d的C++版本的话,可以把之前的经验分享过来。C++版本对于我这种非出身的人来说可能是一种福音。支持ios、AndroidWindows等平台,跨平台开发者的福音。它是开源免费、易学易用、庞大的工具链支持;早上还有刚才很多同学分享了一些工具。还有强大的技术支持,活跃的技术社区交流平台,包括我也有QQ群,那个QQ群经常闪,导致我工作的时候不得以把QQ都得关掉。多款的线上游戏应用经验,如果一个东西没有被证实过,我们盲目使用做一个项目的话,可能风险是非常大的。Cocos2d-X不断完善和改进,逐渐增加更多的新技术,比如说跟HTML5方面的结合。

介绍一下Cocos2d-X引擎框架图,早上我以为作者会讲这块儿,我把这块儿补上。Cocos2d-X整体框架图。整个引擎有一个导演,在引擎模块导演有场景的概念,场景上可以挂很多的层,游戏表现都在层上做,在层上可以再加一些特效,再加一些效果,这样就构成了动态的画面,再在动态的画面上做自己的游戏开发逻辑组成一个产品。

下面简单介绍一下ios应用程序的框架,因为这篇PPT主要是讲Cocos2d-X跟ios框架怎么结合的,所以对于ios框架本身是什么的机制非常重要。首先,ios的应用框架最简单的主要类就是六个模块,五有一个整体客户端,这里面主要是做程序的初始化,还有消息的响应、循环,接下来是Delegate是对外围的扩展,在关键点通过回调的方式,让我们知道现在游戏开始加载,现在游戏进入后台,这个游戏要关闭了,通过这个可以动态的及时的获取游戏的运行状态,做出一些调整。接下来是UIScreen,就是屏幕大小可以通过这个来获取;下面是UIWindow、UIView,这个窗口很直观,一个游戏至少有一个UIWindow,会有一个消息响应,会把消息响应放在UIView上面,View也有一个控制器,控制View的运行状态。

ios这个框架图,介绍一下消息的响应,通过消息发送给UIWindow,再上升到各个UIView,这是整体框架。整体的运行周期,刚开始有一个初始化,消息注册这类的事情。如果你被打断会失去焦点,要做什么呢?就要把音效去掉,否则接电话的时候音效还在播放就不人性化。退出的时候要要是你游戏要退出了,要做资源的保存,游戏的清除。还有几个存在的状态,在前台还是后台,在这些状态中要对游戏进行相应的处理,否则的话接电话的时候就非常怪,接电话的时候游戏音效还在播放。

接下来介绍Cocos2d-X跟ios是如何结合的?ios主要是View和UIWindow,所以一个平台必须有View,如果没有View否则就没有办法表现任何东西。客户端最主要的View界面是捕捉、风和分发系统TOUCH事件。外层的RootViewTontroller为其控制器,可通过该客观器对EAGLView进行相关的控制。OpenGL-ES无进行渲染更新。

介绍引擎的总体更新流程,对游戏开发者来说我们必须游戏是怎么运行的,每个运行状态是什么。一般来说,我们进行了UIView初始化完全后,会通过Delegate,初始化EAGL View会调用引起CCapplication的run()接口。一般的逻辑更新会放到CCDirector内部,调入之后才会进行熏染更新。第一步进行逻辑更新,第二步进行客户端的渲染更新。

第三、游戏客户端总体架构篇

简单介绍一下客户端游戏开发的总体架构,这张图以分层分模块的方式介绍游戏开发架构中分哪些东西?我们一般会Cocos2d-X引擎库、会有音效的播放库,如果有自己的基础公共库也可以放到上一层。要用到简单的解析工具,接下来是脚本。客户端主要的模块划分,一般客户端都需要这么多模块,比如说输入输出的模块。游戏客户端一般会面临大量的数据,包括资源数据、道具数据、音效数据、关卡数据,所以我们提出了数据层,主要是对静态资源进行统一化的管理,比如说加载、卸载、获取接口之类的事情。另外,就是日志的模块,开发过程中,一般要记的日志非常多,如果日志通过一种方式记文件的话,可能效率也不太好。如果上线的话,大量的数据是不需要的,所以我们在日志模块进行了分类,分开关的方式,可以分几档日志,一般调试的日志放到一个文件里面去,错误的日志放到一个地方,引发崩溃的日志放到一个地方,这样在开发的时候是非常方便的,日志是分开的,而不是一团糟,也不方便我们记录一些问题。在上线的时候可以把这些日志开关关掉以提升性能。

网络层一般对网络,这里使用的原生的开发,必须对原生的进行封装,下面我们会有详细的讲解。在这么多的基础模块之上,再做游戏逻辑,再到下一个层,除了游戏逻辑层其他的模块都可以复用,这是复用性很强的总体框架设计。

客户端主模块的设计:首先我们使用单一的CCScene,因为它可以支持多个Scene的跳转,我们拒绝不必要的花哨表现,以简化代码实现。基于帧率的游戏更新处理,比如说客户端的MINI无Finger集成自CCNode,且在初始化Init函数中通过schedule设置游戏逻辑主更新函数Tick(),以此确保每次渲染之前,都会首先进行逻辑更新处理。完全基于帧率的定时器调度,所有的定时器处理,完全依赖于游戏帧率,简单直接。网络模块总体设计图,网络层分为UDP的方式,在网络程序设计中是很著名的设计模式。大致的意思是将不同块儿的内存节点,以池的方式放在一个队列中,这种方式是非常快速跟简捷的。

原生的SOCKET封装,原生的socket编程,简单直接,代码可控方便定位问题。Non-Blocking I无O使用费组塞式IO模式,无需开辟网络线度对象TCP来说,简单的连接线程。Selector轮训模式,监听所有处理。

TCP&UDP具体的区别不在此多说了,主要说一下对于TCP来说,为了解决年糕问题,因为TCP是自节流的方式,所以存在年糕问题,对于年糕问题技术代码控制有一个方式,MemNode来接收数据。对于UDP来说,因为它本身是无序的,会使用Sequence Number方式处理杂乱,无序包。

定制内存池管理器:绝大部分的数据包大小限制于4096bytes;Free-List内存池技术,NO-MEMCPY;避免频繁new/delete。

异或加密方式:网络游戏在服务器有一个非常强的校验规则,如果有异常服务器就会强制断开,所以我们要做一些简单的异或加密。一次异或明文变密文;二次异或就是密文变明文。

仅指游戏数据层:非ios常规开发中的数据层,特制游戏内的静态数据层。

客户端通常需要大量的静态资源:图片资源&音效资源,窗口布局文件;其他游戏策划数据。

拒绝扁平化文件存储,一个文件放一个文件的方式,我们要拒绝这种方式。推荐使用SQLite,在移动平台上推荐使用轻量级的数据库。对静态数据进行统一读写,提高IO读取效率。

统一管理:建立统一的加载,更新和卸载登记制;方便游戏逻辑管理和监控。因为我们可以监控每一个模块,是不是内存超了,服务器保存的内存是不是过大,时时刻刻对内存有一个监控。

数据模块示意图:上面每一个具体的数据管理器都会从DB开发,这上面生成了很多音效、关卡、道具等各个数据的管理器。

UI布局示意图:在客户端里面最底层做一个Layer,做重力感应的事件,对这些事件进行统一管理派发。在根窗口上再做游戏界面布局,比如说现在有一个游戏布局文件,这也是一个Layer,在这之上有多个子Layer,有控制区域和面板,组成树型结构,构成了整个游戏的UI布局。

下面简单介绍一下UI系统模块

窗口布局组:相同功能UI组建合并为一个布局Layout,统一化管理:初始化/加载/更新/事件响应/卸载操作;基于消息事件的处理方式,方便脚本拓展;采用外部配置处理/支持动态化配置。

独立的根窗口(UILayer):系统最底层的窗口层,所有Layout的父窗口,游戏内唯一的监听Touch,Accelerometer事件的CCLayer,采用用户输入,统一化处理。

脚本拓展:Lua语言拓展,将具体逻辑和游戏框架分离,加强健壮性。

UI布局配置化文件示意图:现在开始UI的布局,下面有一个Window,创建一个Layer,在游戏中会创建一个CCLayer,名字叫什么,颜色、位置、大小之类的事情。在这个之上要做一个Tab,在上面也可以初始化。如果做知识脚本处理的话,这个地方可以写清楚对什么事件执行什么处理。

游戏UI系统模块:关于模态窗口,修改源代码,在CCNode中增加优先级的概念,接着增加父窗口的优先级。所有添加的UI组建,需要明确设定是否继承父节点的优先级,以此形成一个优先级响应队列,从而实现模态窗口的功能,借助系统UIView,实现单独的View界面,附加在EAGLView之上。

相关优化:所有Layout延迟加载,不使用时马上卸载,释放内存,合并需要的图片资源。

游戏音效模块:这个是大家比较热心的模块,我推荐使用FmodEx,成熟高效,接口简单统一,无需考试平台化差异;功能强大,支持3D音效,静音、暂停、音量大小等设置完全满足日常的音乐开发;当然需要购买。引用计数:相同的音效仅需要公用一份资源数据;及时清除不需要的音效资源,减少内存占用。

人性化设置:增加人性化的设置面板,提升用户感受;提供动态开启/关闭,设置音量等功能;按照用途,划分音效类型,单独管理;通过Application Delegate,程序获得焦点时播放音效,失去时静音。关于音效资源,音效文件尽可能的小,降低内存占用。

消息事件管理模块:整个客户端基于消息事件驱动;实现和调度分离,最大程序降低耦合。

调试器管理器模块:XCODE自带的调试器工具不够用;需要针对渲染、网络、逻辑数据进行更细化的监控;两者结合,宏观微观,两手一起抓。

日志模块:日志分等级,分输入方式,完全可配置;不同类型日志,按照等级分开记录。

还需要什么?消息推送:借用本地和远程的消息推送机制,提高产品年合度;借助“社会工程”调动玩家积极性;什么叫“社会工程”呢?做杀毒软件和做木马的人对这种东西非常理解,比如说我昨天我邮箱还收到社会工程的引导,说什么孤独少女寂寞加好友有一个链接,用这种挑逗性的东西引导你,你一点你的电脑就挂了。移动产品的UI界面设计,移动产品的UI界面尽量简单直接,个性化操作。移动产品的特性:考虑移动产品的特性和人们的使用习惯等,有针对性的设计。

我的演讲到此结束。谢谢大家。

提问:

第一,你刚才讲了很多模块,我想问一下你这些模块,或者说这些架构是一个规划还是已经实施完的了?还是正在事实中?

李成:

这些模块在移动已经应用过了,或者说已经在用。

提问:

我们开发端也好,开发移动游戏也好,确实很多是很实在的模块,我个人有一个小小的建议,如果你本人或者说你们公司允许的话,或者说在将来的某个时段允许的话,可以把一些模块或者说一些东西贡献给Cocos2d-X社区,因为这些模块确实对一个大型的游戏,或者一个完整游戏,有很多模块是Cocos2d-X社区比较缺失的。另外,既然已经做这么多了,有时间把3D的东西加进来贡献出来的话会更好。

我们开发游戏里面确实有点儿类似SPF对实质性要求比较高,你们也没有做过这类游戏,有没有经验,我们协议采用的时候是用UDP还是TCP。

李成:

在移动还是用TCP的方式。在传统竞技类游戏,主要的数据还是通过TCP,但是无关紧要的游戏可以通过UDP的方式做,隔几帧就重复发一次,再用一个TCP的方式,比如说隔20帧再重复一下。

提问:

UDP需要做可靠验证码?

李成:

不需要,只需要做好杂乱包的处理就可以了,对非常及时的位置移动,差1帧就差1帧,可以直接移动过去。

提问:

您的意思是UDP和TCP结合起来用,UDP做消息验证这块儿。

李成:

对。

基于cocos2d-x的游戏框架设计——李成

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