網(wǎng)絡(luò)游戲中棋牌類游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)游戲中棋牌類游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

下棋游戲是許多玩家喜歡的游戲，但在商業(yè)網(wǎng)絡(luò)游戲系統(tǒng)中，游戲的類型和規(guī)則相對(duì)固定。由于棋牌類游戲畫面簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性要求低、游戲邏輯簡(jiǎn)單,所以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度相對(duì)較低,我們完全可以自主構(gòu)建各種特色棋牌網(wǎng)游系統(tǒng),為此本文提出了對(duì)一種通用的基于Windows系統(tǒng)的棋牌網(wǎng)游系統(tǒng)方案,該方案已經(jīng)成功地應(yīng)用于一個(gè)棋類游戲網(wǎng)游戲系統(tǒng),讀者可以在此方案的基礎(chǔ)上根據(jù)具體情況進(jìn)行各種細(xì)化和完善。由于大家均比較熟悉棋牌類網(wǎng)游的功能,所以接下來直接從系統(tǒng)總體架構(gòu)開始介紹。1全球框架網(wǎng)游系統(tǒng)由客戶端和服務(wù)器端組成。1.1客戶端主程序支持1.1.1為確保游戲規(guī)則的靈活性和服務(wù)器的精簡(jiǎn),本方案將游戲邏輯放在客戶端實(shí)現(xiàn),服務(wù)器端不對(duì)游戲數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,這樣開發(fā)人員可以自由修改游戲規(guī)則(通過修改客戶端程序或配置)。即使在增加新游戲種類時(shí),在服務(wù)器端也不需修改程序,只需修改配置即可。1.1.2為了提高客戶端開發(fā)的重用性,把具體的游戲畫面繪制、游戲邏輯功能封裝到游戲子模塊中(用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(DLL)的形式實(shí)現(xiàn)),每種游戲用一個(gè)DLL實(shí)現(xiàn)。把各游戲通用的功能,如用戶登錄、游戲室操作、網(wǎng)絡(luò)通信、用戶輸入操作等功能,放在客戶端主程序來實(shí)現(xiàn)。1.1.3為降低復(fù)雜性,限定一種游戲只有一個(gè)游戲室,每個(gè)玩家同一時(shí)刻只能進(jìn)入一個(gè)游戲室(可以直接從一個(gè)游戲室進(jìn)入另一個(gè)游戲室),只能玩一種游戲,不支持旁觀功能,進(jìn)入游戲后不顯示游戲室畫面,退出游戲后重新顯示游戲室畫面。允許在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)客戶端系統(tǒng)。1.1.4在服務(wù)器端為了實(shí)現(xiàn)對(duì)多客戶的并發(fā)支持,采用了多路利用I/O技術(shù)和線程池技術(shù)。雖然Winsock中的完成端口技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)類似功能,但考慮到通用性的因素,方案中沒有使用該技術(shù)。1.1.5由于系統(tǒng)提供了游戲室、游戲桌機(jī)制,在服務(wù)器端提供了專門的游戲室模塊進(jìn)行管理,對(duì)此類數(shù)據(jù)(如玩家進(jìn)入游戲室、坐下、站起等)要進(jìn)行的處理。1.1.6由于注冊(cè)玩家可能數(shù)量眾多,而在線玩家數(shù)量相對(duì)較少,在服務(wù)器端提供了在線玩家管理器,針對(duì)在線玩家進(jìn)行狀態(tài)管理,但不實(shí)現(xiàn)游戲積分功能。1.1.7為了降低服務(wù)器端的實(shí)現(xiàn)難度,采用本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)(如ACCESS)存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù),避免使用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)引進(jìn)的額外復(fù)雜度。在用戶數(shù)量級(jí)為一千以內(nèi)時(shí),在性能上完全可以滿足要求。1.1.8方案包含一個(gè)用于面向玩家提供注冊(cè)用戶、游戲程序(DLL文件)下載等功能,面向管理員提供游戲配置等功能的網(wǎng)站系統(tǒng)。由于該網(wǎng)站功能簡(jiǎn)單、技術(shù)復(fù)雜度不高(主要為數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫操作),所以對(duì)其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)不作介紹。服務(wù)器在啟動(dòng)時(shí)一次性讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的游戲配置信息,所以如果通過網(wǎng)站修改了游戲配置,需要重啟服務(wù)器才能生效,但新注冊(cè)的用戶可以實(shí)時(shí)生效。1.2消息的組成和方向客戶端與服務(wù)器端之間通過TCP協(xié)議通信,應(yīng)用層數(shù)據(jù)為自定義的消息。每個(gè)消息由消息名和若干參數(shù)組成,各種消息的具體情況見表1,表1中未給出詳細(xì)的消息和參數(shù)格式,可自行設(shè)計(jì),最好全部采用可顯示字符。表1中“方向”列中C->S表示消息傳送方向?yàn)閺目蛻舳说椒?wù)器端,S->C表示消息傳送方向?yàn)閺姆?wù)器端到客戶端。所有C->S方向消息的第1個(gè)參數(shù)均為消息發(fā)送者的玩家ID。1.3根據(jù)游戲情況響應(yīng)消息的處理有一定的順序要求,如客戶端只在進(jìn)入游戲室后才可以發(fā)送sitdown請(qǐng)求,只在游戲過程中才可以發(fā)送gameend消息,等等。以下假設(shè)消息都按正確的順序出現(xiàn),忽略了消息順序錯(cuò)誤的處理。此外,對(duì)于消息參數(shù)格式錯(cuò)誤或內(nèi)容錯(cuò)誤(如請(qǐng)求坐在一個(gè)不存在的座位上),服務(wù)器端直接忽略,不發(fā)送任何響應(yīng)。1.3.1服務(wù)器收到login消息后,若登錄成功用gamelist消息響應(yīng),登錄失敗用error消息響應(yīng),錯(cuò)誤類型為登錄失敗(或細(xì)分為ID錯(cuò)、密碼錯(cuò)等)。1.3.2服務(wù)器收到entergameroom消息后,用該游戲室的gameroominfo消息響應(yīng)。發(fā)送原因?yàn)椤皵?shù)據(jù)刷新”。1.3.3服務(wù)器在某游戲室狀態(tài)變動(dòng)時(shí)(有玩家坐下或站起),向所有已經(jīng)進(jìn)入該游戲室的玩家發(fā)送gameroominfo消息,發(fā)送原因?yàn)椤皵?shù)據(jù)刷新”。這一點(diǎn)體現(xiàn)在以下消息的處理過程中。1.3.4服務(wù)器收到sitdown消息后,若坐下成功,用gameroominfo消息響應(yīng),并按1.3.3廣播該消息。若坐下失敗(如指定座位非空),用error消息響應(yīng),錯(cuò)誤類型為坐下失敗。若收到sitdown消息后,該游戲桌己經(jīng)達(dá)到游戲開始的條件,則向該游戲桌的所有玩家(包括sitdown消息的發(fā)送者)發(fā)送gamestart消息。1.3.5服務(wù)器收到standup消息后,若站起成功,處理方法同sitdown消息。若站起失敗(如玩家尚未坐下),用error消息響應(yīng),錯(cuò)誤類型為站起失敗。1.3.6服務(wù)器收到gamemessage消息后,不作任何處理,透明轉(zhuǎn)發(fā)給所有其他同桌玩家,沒有響應(yīng)。1.3.7一盤游戲正常結(jié)束后,每個(gè)參與玩家均向服務(wù)器發(fā)送gameend消息,服務(wù)器無響應(yīng)。一盤游戲結(jié)束后,若玩家選擇繼續(xù)游戲,向服務(wù)器發(fā)送resumegame消息,服務(wù)器無響應(yīng)。若服務(wù)器收到所有參與玩家的resumegame消息后,向所有參與玩家發(fā)送gamestart消息(玩家的順序可不變,也可按一定規(guī)則變化)。1.3.8一盤游戲結(jié)束后,若玩家選擇不繼續(xù)游戲,或在選擇了繼續(xù)游戲后等待其他玩家確認(rèn)繼續(xù)游戲的過程中選擇退出,則向服務(wù)器發(fā)送quitgame消息。若玩家在游戲進(jìn)行過程中逃跑,則向服務(wù)器發(fā)送escapegame消息。1.3.9服務(wù)器收到quitgame或escapegame消息后,強(qiáng)制該玩家從原座位站起,并各所有其他同桌玩家發(fā)送gameroominfo消息,發(fā)送原因?yàn)椤澳惩婕彝顺觥被颉澳惩婕姨优堋?。并?.3.3廣播該消息。1.3.10客戶端在游戲過程中,或在兩盤游戲的間隙時(shí)間,收到發(fā)送原因?yàn)椤皩?duì)方逃跑”或“對(duì)方退出”的gameroominfo消息,說明對(duì)方己退出或逃跑,退出到游戲室畫面(根據(jù)剛才收到的gameroominfo消息中的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制)。如果收到發(fā)送原因?yàn)椤皵?shù)據(jù)刷新”的gameroominfo消息,將其忽略。1.3.11客戶端只在未進(jìn)入游戲之前才能直接退出程序,退出前發(fā)送logout消息給服務(wù)器,服務(wù)器收到后進(jìn)行判斷是否需要按1.3.3廣播gameroominfo消息。1.3.12若服務(wù)器在非游戲過程中檢測(cè)到某玩家出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障等異常情況,可等價(jià)于收到該玩家的logout消息。若服務(wù)器在游戲過程檢測(cè)到某玩家出現(xiàn)異常情況,可等價(jià)于連續(xù)收到該玩家的quitgame(或escapegame)消息和logout消息?？蛻舳嗽跈z測(cè)到異常情況時(shí)直接退出程序即可。1.4安全系統(tǒng)網(wǎng)游系統(tǒng)必須考慮到安全問題,由于本系統(tǒng)為非電子商務(wù)類應(yīng)用,只要求一般的安全性即可。1.4.1有效的密鑰為避免客戶端與服務(wù)器之間在網(wǎng)絡(luò)上傳送的信息被監(jiān)聽,可采用加密算法,如DES。DES的密鑰可固定為一常數(shù),或由客戶端在網(wǎng)站上注冊(cè)用戶時(shí)(見1.1.9)由服務(wù)器分配一證書,客戶端采用該證書中的密鑰進(jìn)行加密通信?？紤]到對(duì)安全性要求不是特別高,沒有必要采用比較復(fù)雜的非對(duì)稱密鑰算法。1.4.2消息的評(píng)估與被監(jiān)聽相比,消息被篡改是一種更嚴(yán)重的安全威脅,可采用MD5摘要算法來對(duì)消息真實(shí)性進(jìn)行鑒定,摘要可作為消息的一部分發(fā)送。1.4.3外來人口的接收在1.3中提到,客戶端與服務(wù)器在處理消息時(shí)都有一定的順序要求,在某種狀態(tài)下收到此狀態(tài)不可能產(chǎn)生的消息類型,即將之拋棄,此外,服務(wù)器可限定在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接(TCP連接)上只能接收由同一個(gè)玩家ID產(chǎn)生的消息,否則將之拋棄,通過這些方法保證了游戲邏輯的安全性。1.5如上所述，客戶和服務(wù)器的總體結(jié)構(gòu)可以包括圖1和圖22游戲plc實(shí)現(xiàn)2.1狀態(tài)管理向其它模塊提供玩家當(dāng)前狀態(tài)的讀寫服務(wù),玩家狀態(tài)有下列幾種:未登錄、已登錄、未進(jìn)入游戲室、已進(jìn)入游戲室(未坐下)、已坐下、正在站起、正在游戲、游戲暫停、等待確認(rèn)。初始狀態(tài)為未登錄。此外還有一P標(biāo)記,表示正在完成一個(gè)動(dòng)作。如P標(biāo)記值為TRUE,且狀態(tài)為“已登錄”,且表示“正在登錄”(從“未登錄”到“已登錄”的切換過程),登錄完成后,P恢復(fù)為FALSE。穩(wěn)定狀態(tài)下P標(biāo)記為FALSE。采用P標(biāo)記可以減少狀態(tài)個(gè)數(shù)?！罢谡酒稹睜顟B(tài)是從“已坐下”到“已進(jìn)入游戲室(未坐下)”的切換狀態(tài),由于“已經(jīng)進(jìn)入游戲室”狀態(tài)和P為TRUE的組合表示“正在進(jìn)入游戲室”,故單設(shè)一個(gè)“正在站起”狀態(tài)。“正在坐下”狀態(tài)由“已坐下”狀態(tài)和P為TRUE組合表示。“游戲暫?！北硎疽槐P游戲結(jié)束后的狀態(tài),此時(shí)客戶端系統(tǒng)提示玩家是否繼續(xù)游戲,若玩家選擇否,則回到“已進(jìn)入游戲室(未坐下)”狀態(tài)。若玩家選擇是,則進(jìn)入“等待確認(rèn)”狀態(tài),等待其他玩家的確認(rèn)。若所有其他同桌玩家都同意繼續(xù)游戲,則開始下一盤游戲,進(jìn)入“正在游戲”狀態(tài),若至少一位同桌玩家不愿繼續(xù)游戲,則退回到“已坐下”狀態(tài)。“游戲暫停”和“等待確認(rèn)”兩種狀態(tài)不需要和P標(biāo)記搭配。2.2數(shù)據(jù)接收、發(fā)送線程:在程序初始化時(shí)啟動(dòng),使用流式socket技術(shù)。發(fā)送線程首先連接服務(wù)器,然后等待主窗口的通知(用event觸發(fā)技術(shù)),通知到達(dá)后取出全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器,然后繼續(xù)等待通知,不斷循環(huán)。接收線程等待接收服務(wù)器的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)到達(dá)后用windows消息通知主窗口,然后繼續(xù)等待接收數(shù)據(jù),不斷循環(huán)。注意,在不同狀態(tài)下windows消息的目標(biāo)窗口也不同(登錄窗口、游戲室窗口等)。2.3登錄管理:玩家要求登錄后,收集必要的參數(shù)組裝login消息,提交給數(shù)據(jù)發(fā)送線程進(jìn)行發(fā)送,并切換狀態(tài)到“正在登錄”(由“已登錄”和P標(biāo)記為TRUE表示,下同)。當(dāng)收到接收線程接收的數(shù)據(jù)后,若為gamelist,則登錄成功,切換到“已登錄”狀態(tài),并顯示游戲列表供玩家選擇。若收到error消息,恢復(fù)到“未登錄”狀態(tài),提示登錄失敗。2.4游戲室管理:玩家選擇游戲后,按gamelist指定的該游戲的DLL名在指定目錄中裝載該DLL(事先從服務(wù)網(wǎng)站下載),若不存在則報(bào)錯(cuò)。裝載成功后(最好檢查DLL接口是否完整,詳見2.6),組裝發(fā)送entergameroom消息,以后的處理步驟(如“坐下”、“站起”等)請(qǐng)按1.3的交互邏輯和并參考2.3的內(nèi)容自行設(shè)計(jì),不再贅述,要注意玩家狀態(tài)的檢測(cè)和更新,如果接收到與當(dāng)前狀態(tài)不匹配的服務(wù)器消息(如還未坐下就收到gamestart消息),忽略。2.5游戲DLL接口模塊:對(duì)DLL進(jìn)行初始化,啟動(dòng)新游戲,將用戶輸入傳遞到DLL(通過windows的鼠標(biāo)、鍵盤消息來檢測(cè)用戶輸入),將數(shù)據(jù)接收線程接收的gamemessage消息中的游戲數(shù)據(jù)傳遞到DLL,根據(jù)DLL的返回值決定是否發(fā)送數(shù)據(jù),根據(jù)DLL的返回值判斷游戲是否結(jié)束等,并在需要重畫窗口時(shí)(收到windows窗口刷新消息)通知DLL重畫窗口。同樣要注意玩家狀態(tài)的檢測(cè)和更新。2.6游戲DLL接口(請(qǐng)自行設(shè)計(jì)詳細(xì)參數(shù)、返回值。所有游戲邏輯,包括畫面繪制、游戲規(guī)則等功能都由游戲DLL完成。游戲DLL文件名由服務(wù)器在gamelist中指定,客戶端必須事先下載好這些DLL存放在指定目錄中。):2.6.1Init:初始化DLL,傳遞一些必要參數(shù),如用于繪圖的DC等。調(diào)用一次即可。2.6.2NewGame:啟動(dòng)新游戲,傳遞參與玩家ID、本玩家順序號(hào)等參數(shù)。2.6.3UserInput:處理用戶輸入數(shù)據(jù)(如鍵盤按鍵、鼠標(biāo)動(dòng)作、位置等)。2.6.4NetworkData:處理網(wǎng)絡(luò)上接收到的數(shù)據(jù)(即其他同桌玩家產(chǎn)生的數(shù)據(jù))2.6.5Redraw:重畫游戲畫面。2.6.6說明:UserInput、NetworkData兩個(gè)操作可能導(dǎo)致需要發(fā)送游戲數(shù)據(jù)或游戲結(jié)束,所以接口的返回值中包含是否需要發(fā)送數(shù)據(jù)的標(biāo)記,游戲是否結(jié)束的標(biāo)記,相應(yīng)地還應(yīng)返回需要發(fā)送的數(shù)據(jù)、游戲戰(zhàn)績(jī)。(如:象棋游戲,A玩家點(diǎn)擊鼠標(biāo)移動(dòng)了“炮”,則需要把該數(shù)據(jù)發(fā)送給其他玩家。如果其他玩家吃了A玩家的“將”,則A玩家接收到該數(shù)據(jù)后游戲結(jié)束,戰(zhàn)績(jī)?yōu)椤皵　?。2.6.7提示:游戲DLL內(nèi)部適合采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移方式來實(shí)現(xiàn)游戲邏輯。如象棋游戲,當(dāng)玩家單擊鼠標(biāo)時(shí),如果處于等待其他玩家走棋的狀態(tài),則忽略此操作。否則判斷玩家是否己選定棋子,如未選定則該操作為選定棋子,如己選定則該操作為走子、吃子或重新選定棋子,對(duì)前兩種情況根據(jù)象棋規(guī)則實(shí)現(xiàn)合法性判斷。對(duì)成功選子、走子、吃子等動(dòng)作,通過返回值通知DLL接口模塊需要發(fā)送數(shù)據(jù)給其他玩家。2.7其它:通過全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)與數(shù)據(jù)接收、發(fā)送線程交互時(shí),要注意數(shù)據(jù)訪問的同步問題,要注意解決TCP粘包問題(可妥善設(shè)計(jì)消息格式使之易于劃分邊界)。3其他數(shù)據(jù)處理3.1組件介紹CAT:連接接收線程;DRT:數(shù)據(jù)接收線程;DRTPM:數(shù)據(jù)接收線程池管理器;WorkingChannel:工作通道;WCM:工作通道管理器;GRM:游戲室管理器;OPM:在線玩家管理器;DB:本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。每個(gè)WorkingChannel(以下簡(jiǎn)稱為WC)包括:TQ:任務(wù)隊(duì)列;GT:游戲線程;SQ:發(fā)送隊(duì)列;DST:數(shù)據(jù)發(fā)送線程:3.2工作流程3.2.1系統(tǒng)初始化時(shí),命WCM先創(chuàng)建若干個(gè)WC,每個(gè)WC建立自己的隊(duì)列、啟動(dòng)自己的線程。WC的個(gè)數(shù)可固定,也可由WCM根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整。3.2.2連接接收和數(shù)據(jù)接收由單個(gè)CAT線程負(fù)責(zé)接收所有客戶端的TCP連接請(qǐng)求,連接成功后將該客戶端的socket提交給DRTPM處理。DRTPM根據(jù)一定的策略來管理一定數(shù)量的DRT線程(生成、撤銷),并將客戶端的socket均勻分配給這些DRT來處理,每個(gè)DRT可同時(shí)接收多個(gè)客戶端的數(shù)據(jù)。關(guān)于DRTPM與DRT的管理接口與方法此處省略。每個(gè)DRT通過多路復(fù)用I/O技術(shù)(可通過select、poll或Unix中性能更高的epoll等函數(shù)實(shí)現(xiàn))同時(shí)監(jiān)測(cè)接收多個(gè)客戶端的數(shù)據(jù)(由DRTPM分配的任務(wù)),而且DRT還應(yīng)定時(shí)檢測(cè)DRTPM是否給自己分配了新任務(wù),所以在調(diào)用select等函數(shù)時(shí),要設(shè)置timeout時(shí)間,如1秒,超時(shí)后檢測(cè)DRTPM是否分配了新任務(wù),是則將新的socket加入監(jiān)測(cè)集合,再調(diào)用select等函數(shù),不斷循環(huán)。每個(gè)DRT在創(chuàng)建時(shí)由WCM提供一個(gè)關(guān)聯(lián)WC(WCM根據(jù)一定的策略,如負(fù)載均衡,來分配),并且在DRT生存期間不改變其關(guān)聯(lián)WC,一個(gè)WC可與多個(gè)DRT關(guān)聯(lián)。DRT接收到數(shù)據(jù)后,通過WCM的接口將其提交給關(guān)聯(lián)WC(DRT處理粘包問題,每次向WC提交一條完整的消息)。3.2.3數(shù)據(jù)處理WC將數(shù)據(jù)放進(jìn)TQ,并通知GT進(jìn)行處理,GT從TQ逐條提取并處理游戲消息。詳見3.4。3.2.4數(shù)據(jù)發(fā)送GT處理完一條游戲消息后,如果需要發(fā)送響應(yīng)消息(一條或多條),則將要發(fā)送的消息和接收者(可以為一個(gè)或多個(gè))放到SQ中,并通知DST發(fā)送,DST從SQ中逐條取并發(fā)送給指定的客戶端。在空閑情況下,GT和DST都在等待通知(用event觸發(fā)技術(shù))。3.3GRM、OPM的功能GRM管理游戲室信息,在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)一次性從數(shù)據(jù)庫(kù)讀入由管理員事先通過網(wǎng)站配置好的游戲室信息,包括每種游戲的名字、ID、DLL文件名、桌子數(shù)、座位數(shù)、要求游戲人數(shù)(如象棋為2人)等。GRM還要維護(hù)每個(gè)游戲室的每個(gè)座位的狀態(tài)(空或坐在上面的玩家ID),記錄進(jìn)入每個(gè)游戲室的玩家ID清單(包括坐下和未坐下的玩家),用于1.3.3描述的功能。OPM管理在線玩家及其狀態(tài),初始狀態(tài)為空(無在線玩家)。玩家有六種狀態(tài):“已登錄”“已選擇游戲”“己坐下”“游戲己開始”“游戲暫?！薄暗却乱槐P游戲”。其含義參