隨著游戲市場(chǎng)的興起，特別是網(wǎng)頁(yè)游戲、手機(jī)游戲的崛起，對(duì)游戲開(kāi)發(fā)技術(shù)的需求越來(lái)越多。網(wǎng)絡(luò)游戲開(kāi)發(fā)是一個(gè)龐大的體系，總體來(lái)說(shuō)是客戶(hù)端與服務(wù)器端?？蛻?hù)端是玩家接觸的游戲圖像顯示端，服務(wù)器是處理游戲運(yùn)行中的各種數(shù)據(jù)，由于一臺(tái)服務(wù)器要支持眾多玩家的請(qǐng)求，所以服務(wù)器的性能高低決定了同一個(gè)游戲的用戶(hù)數(shù)量。

我們公司選擇使用Java做服務(wù)器開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，主要原因是：1.Java是跨平臺(tái)的，方便部署；2.Java是安全的高級(jí)語(yǔ)言，可以提高開(kāi)發(fā)效率；3.Java是面向?qū)ο蟮模a可以重用；4.Java的分布式應(yīng)用。

圖1 服務(wù)器架構(gòu)圖

服務(wù)器架構(gòu)

Java在我們的服務(wù)器開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用。服務(wù)器架構(gòu)如圖1所示。服務(wù)器架構(gòu)的幾個(gè)模塊：

• 登錄服務(wù)器
• 邏輯服務(wù)器
• 用戶(hù)中心服務(wù)器
• 充值服務(wù)器
• 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器
• 日志服務(wù)器

這些模塊都是分開(kāi)的，可以靈活地分布式部署到不同的物理服務(wù)器上。只需要修改一些配置文件即可，非常方便。

服務(wù)器詳細(xì)功能模塊

登錄服務(wù)器

負(fù)責(zé)處理玩家登錄的請(qǐng)求。一個(gè)登錄服務(wù)器對(duì)應(yīng)多個(gè)游戲邏輯分區(qū)。當(dāng)玩家登錄的時(shí)候，登錄服務(wù)器向用戶(hù)中心服務(wù)器發(fā)送登錄信息。請(qǐng)求對(duì)登錄信息的驗(yàn)證。通過(guò)驗(yàn)證之后，返回分區(qū)地址，之后，客戶(hù)端與登錄服務(wù)器斷開(kāi)，連接到游戲邏輯服務(wù)器。登錄服務(wù)器是一個(gè)單獨(dú)的Java運(yùn)行程序，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)量增加大，可以增加部署到多個(gè)物理服務(wù)器上面，均衡負(fù)載訪(fǎng)問(wèn)壓力。它通過(guò)使用Java的NIO（非阻塞）方式與客戶(hù)端進(jìn)行通信。通過(guò)用戶(hù)中心服務(wù)器提供的接口訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)中心，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

邏輯服務(wù)器

對(duì)玩家的操作進(jìn)行邏輯處理。邏輯服務(wù)器是整個(gè)游戲的心臟。它的工作效率直接影響玩家在游戲中的體驗(yàn)，所以對(duì)它的要求就是速度，快速返回處理結(jié)果。為了達(dá)到滿(mǎn)足要求的速度，邏輯服務(wù)器的大部分操作必須在內(nèi)存中操作，避免I/O操作，I/O操作可以放到另外的線(xiàn)程中進(jìn)行。說(shuō)是大部分，是因?yàn)橥婕以诘谝淮蔚卿浀臅r(shí)候可能會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)加載所要用到的數(shù)據(jù)。在圖中，大家看到了緩存，緩存的作用就是把數(shù)據(jù)放在內(nèi)存中。當(dāng)玩家退出時(shí)，它的數(shù)據(jù)也會(huì)在緩存中保存一段時(shí)間，在一定時(shí)間內(nèi)，玩家再次登錄，將不會(huì)再重新從數(shù)據(jù)庫(kù)加載數(shù)據(jù)。在邏輯服務(wù)器中對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作可以先放入一個(gè)Java隊(duì)列中，再另起一個(gè)Java線(xiàn)程負(fù)責(zé)從這個(gè)隊(duì)列取數(shù)據(jù)，并發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，這就是使用Java的阻塞隊(duì)列，快速實(shí)現(xiàn)一個(gè)生產(chǎn)者—消費(fèi)者模式，數(shù)據(jù)生產(chǎn)與處理相分離，這樣既減輕了邏輯服務(wù)器的壓力，也保證了數(shù)據(jù)處理的效率。邏輯服務(wù)器的日志也不在邏輯服務(wù)器入庫(kù)，同樣的發(fā)送到日志服務(wù)器處理。還有一種方法是以一種特定格式的方式，記錄到本地文件中，再啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程，讀取這個(gè)文件，然后入庫(kù)。

用戶(hù)中心服務(wù)器

現(xiàn)在很多游戲都對(duì)用戶(hù)進(jìn)行了集中管理。這方便了對(duì)用戶(hù)提供更好的服務(wù)，比如充值、活動(dòng)、禮包領(lǐng)取、新游戲?qū)胗脩?hù)等。有的游戲公司可能會(huì)用用戶(hù)中心的數(shù)據(jù)發(fā)展游戲運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。這部分與游戲邏輯服務(wù)器分開(kāi)，也減少了游戲邏輯服務(wù)器的壓力。用戶(hù)中心采用JavaWeb開(kāi)發(fā)，它對(duì)游戲服務(wù)器只提供特定訪(fǎng)問(wèn)的接口，把數(shù)據(jù)與邏輯分離開(kāi)來(lái)，方便管理，以及分布式部署，增強(qiáng)了架構(gòu)的靈活性。

充值服務(wù)器

充值是游戲收入的唯一方式，所以這個(gè)功能必須流暢，毫無(wú)壓力。如果由于網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器性能原因，導(dǎo)致玩家充值不了，會(huì)直接影響收益的。所以充值服務(wù)器最好部署在一臺(tái)單獨(dú)的物理機(jī)上面，也可以多個(gè)分區(qū)使用一個(gè)充值服務(wù)器，這要視游戲人數(shù)而定。

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器

負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)入庫(kù)及更新的操作。把這部分操作從邏輯服務(wù)器分離出來(lái)，就是為了減輕邏輯服務(wù)器的壓力，減少邏輯服務(wù)器資源的占用。而且，如果邏輯服務(wù)器突然宕機(jī)的話(huà)，也能盡量保證數(shù)據(jù)少丟失。為了保證對(duì)數(shù)據(jù)的更新是順序性的，這里把數(shù)據(jù)入庫(kù)的操作使用隊(duì)列單線(xiàn)程化。邏輯服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器通過(guò)Java的TCP/IPSocket進(jìn)行長(zhǎng)連接，而且為了防止由于意外原因?qū)е逻B接中斷，在邏輯服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間加入了一個(gè)心跳連接，這樣短暫的中斷可以被很快恢復(fù)，防止數(shù)據(jù)的丟失。

日志服務(wù)器

處理玩家日志的入庫(kù)。日志入庫(kù)方便游戲運(yùn)營(yíng)管理游戲，統(tǒng)計(jì)玩家信息。當(dāng)玩家人數(shù)比較多的時(shí)候，日志也會(huì)占用很多資源。所以把日志從邏輯服務(wù)器也分開(kāi)了，因?yàn)槿罩局皇遣迦氩僮?，所以可以開(kāi)幾個(gè)線(xiàn)程進(jìn)行并發(fā)插入到數(shù)據(jù)庫(kù)。線(xiàn)程數(shù)要根據(jù)你數(shù)據(jù)庫(kù)的連接池的最大連接數(shù)進(jìn)行設(shè)置，要不然會(huì)導(dǎo)致連接資源被占完，數(shù)據(jù)插入不了數(shù)據(jù)庫(kù)。

注意事項(xiàng)

在游戲服務(wù)器開(kāi)發(fā)中，有幾個(gè)需要注意的問(wèn)題。

通信協(xié)議

開(kāi)始的時(shí)候，我們?yōu)榱丝焖匍_(kāi)發(fā)，采用了JSON的變長(zhǎng)協(xié)議處理方式，即把要傳送的數(shù)據(jù)編碼成json的字符串，再把json字符串轉(zhuǎn)化為字節(jié)數(shù)據(jù)，傳輸過(guò)程中包的總結(jié)構(gòu)為：總包長(zhǎng)度（int四個(gè)字節(jié)）+消息長(zhǎng)度（int四個(gè)字節(jié)）+消息體，即數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，n個(gè)字節(jié)。這樣做的好處是可以快速開(kāi)發(fā)，缺點(diǎn)是在傳輸過(guò)程中無(wú)效的字節(jié)太多。而且這部分完全可以用代碼自動(dòng)完成。后來(lái)我們采用Java的反射機(jī)制，從定義好的xml描述協(xié)議文件中讀取傳輸?shù)膬?nèi)容格式，自動(dòng)化生成傳輸?shù)膶?duì)象，在發(fā)送信息時(shí)，根據(jù)這個(gè)對(duì)象再把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制的數(shù)據(jù)流，解析的時(shí)候，同樣也根據(jù)xml的描述文件，按順序讀取數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)化為對(duì)象的JavaBean對(duì)象。如果時(shí)間充足，在游戲開(kāi)發(fā)前期應(yīng)該把這個(gè)做好。

多線(xiàn)程并發(fā)

游戲服務(wù)器是一個(gè)多用戶(hù)的環(huán)境，其中多線(xiàn)程是必不可少的，它可以提交程序?qū)PU的利用率，提高處理性能。但它也有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，就是在多線(xiàn)程下，數(shù)據(jù)同步的問(wèn)題。因?yàn)樵谀壳岸嗪薈PU下，線(xiàn)程算得上是可以并行執(zhí)行的了。比如競(jìng)技場(chǎng)中的排行榜，每個(gè)玩家的名次變化都會(huì)對(duì)排行榜進(jìn)行操作。如果不考慮數(shù)據(jù)同步的話(huà)，每個(gè)玩家可以隨意更新排行榜，那這個(gè)排行榜的數(shù)據(jù)就會(huì)非常亂，名次也不正確。這個(gè)時(shí)間就需要保證在一個(gè)玩家更新排行的時(shí)候，其他玩家不能更新，只能阻塞等待。一般有兩種方法可以解決：1.直接使用鎖，當(dāng)一個(gè)玩家更新排行榜時(shí)，使用鎖鎖定排行榜集合，讓其他玩家不能再對(duì)排行榜操作，Java有自帶的兩種方式，非常方便，一個(gè)是Lock接口，一個(gè)是Synchronized；2.使用樂(lè)觀(guān)同步，這種方式需要自己額外實(shí)現(xiàn)，之所以說(shuō)是樂(lè)觀(guān)，是因?yàn)樗锌赡軋?zhí)行失敗。原理是當(dāng)我取數(shù)據(jù)時(shí)，獲得一個(gè)數(shù)據(jù)的一個(gè)版本號(hào)，而當(dāng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，如果版本一致，可寫(xiě)入，如果版本不一致，就需要重新獲取數(shù)據(jù)，執(zhí)行邏輯，直到版本一致后寫(xiě)入。可以設(shè)定重復(fù)次數(shù)，達(dá)到這個(gè)次數(shù)后，還沒(méi)有成功就判定失敗。根據(jù)我們目前的運(yùn)行環(huán)境，我們采用了第一種方式。

均衡負(fù)載

一臺(tái)物理服務(wù)器的處理能力是有限的，對(duì)于可能支持?jǐn)?shù)據(jù)眾多的游戲服務(wù)器來(lái)說(shuō)，分布式部署和動(dòng)態(tài)添加服務(wù)器是不可缺少的。在邏輯上，可以把需要集中處理，與邏輯運(yùn)算關(guān)系不大的模塊單獨(dú)部署。比如登錄服務(wù)器、地圖服務(wù)器、聊天服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等。像我們把登錄服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器分離開(kāi)就是為了減少邏輯服務(wù)器的壓力。

緩存的設(shè)計(jì)

起初，為了快速敏捷開(kāi)發(fā)，我們采用了一級(jí)緩存方式，即圖1中的Redis緩存，它是一個(gè)分布式的緩存，內(nèi)部通過(guò)Socket連接。在玩家第一次進(jìn)入游戲的時(shí)候會(huì)把玩家數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫(kù)加載到Redis緩存之中，再取數(shù)據(jù)只從緩存中取。后來(lái)為了更加提高處理速度，增加了二級(jí)緩存，即內(nèi)存緩存，利用Java提供的Map、List等集合保存數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于內(nèi)存的緩存構(gòu)架MemoryCacheTool，對(duì)外只提供操作接口。由于是直接從內(nèi)存中讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)，其速度相對(duì)于Redis提高大約20%左右。

總結(jié)

Java是一門(mén)安全、高效、跨平臺(tái)的語(yǔ)言，它在游戲服務(wù)器開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以提高開(kāi)發(fā)效率，減少異常，增強(qiáng)程序的健壯性。它很容易實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能的銜接，方便后期的維護(hù)。

王廣帥

作者簡(jiǎn)介：王廣帥，網(wǎng)名wgslucky，2011年畢業(yè)開(kāi)始參加工作，一直從事于游戲服務(wù)器的開(kāi)發(fā)工作。現(xiàn)任北京觸云科技有限公司服務(wù)器端技術(shù)主程，是一名技術(shù)狂，熱愛(ài)讀書(shū)，喜歡挑戰(zhàn)，熱衷與技術(shù)同道分享交流游戲開(kāi)發(fā)方面的技術(shù)。

本文選自程序員電子版2015年5月B刊，該期更多文章請(qǐng)查看這里。2000年創(chuàng)刊至今所有文章目錄請(qǐng)查看程序員封面秀。歡迎訂閱程序員電子版（含iPad版、Android版、PDF版）。