android開發之網路棋牌類線上遊戲開發心得（伺服器端、Java）
阿新 • • 發佈：2019-02-14
這個專案的一個特別之處是，客戶端是手機，使用者通過行動網路與伺服器通訊。和PC相比，手機的處理能力極弱，而且網路流量費用昂貴。因為除了要考慮普通網路遊戲的一些問題之外，這兩點也需要在設計中充分考慮。
首先是開發語言的選擇，由於伺服器是Linux的環境，MS的技術直接排除，至於MONO嘛，我實在不放心。可供選擇的是C++和Java，Java勝在網路能力強大，開發週期短，有眾多框架和開源庫的支援，要寫出爛得不可接受的程式碼也不容易；C++則勝在速度快。綜合各方面因素，C++更容易把這個專案變成一堆程式碼噩夢，我們選擇了Java。
一、網路
網路遊戲，首先面臨的問題當然是如何進行網路通訊。首先考慮的是HTTP協議，因為所有的J2ME手機都支援這個，我們當然想盡可能的相容使用者。而且HTTP協議封裝程度已經非常高了，不用去考慮執行緒、同步、狀態管理、連線池，不過HTTP協議有兩個不爽的地方：
◇ 協議無狀態，這個問題已經困擾過很多人很多次了。我曾考慮過的解決辦法是改造HTTP協議，在資料傳輸完成之後不關閉socket，但是這樣做工作量非常大，在專案週期中，基本上就是Mission impossible，不予考慮。那麼客戶也就只能通過輪詢的方式向伺服器請求資料。
◇ 網路流量過大。就這個專案來說，網路間傳遞的只是指令，但是每次傳遞都要加上一堆毫無用處的HTTP Head，再加上客戶端需要做輪詢，這個流量對於手機來說簡直恐怖，經簡單測試，按照0.03元/K的GPRS網路費用計算，一局牌居然要消耗1元多的費用（每秒輪詢），實在不可接受。也許我們可以採用流量費包月的資費方式，不過這個話題與技術無關。
以上問題導致我們選擇了Socket，這意味著我們將沒有一個web環境，很多東西都要靠自己去實現：執行緒管理、客戶狀態監控、物件池、控制檯……….
網路部分打算採用Java NIO來實現，這是一種新的網路監聽方式，基於事件的非同步通訊，可以提高效能。每個客戶端連線之後，會有一個獨立的SocketChannel與它通訊，這個SocketChannel會在使用者的整個生存週期中存在。使用者如果斷開連線，伺服器會得到-1，並且會丟擲Connection reset異常，通過捕獲這兩個特徵，可以在使用者意外斷開連線後清理相關的資源。由於NIO是非同步通訊的，所以沒有複雜的執行緒管理。
二、通訊協議
這個專案並沒有複雜的通訊指令，命令數量很有限，但是還是有個關鍵問題需要關注：流量。為了儘量減小流量，我們使用位元組代替字串來儲存系統指令，這樣可以使流量減少一半，比如使用一個位元組來儲存一張撲克牌，位元組高位表示花色，位元組低位表示數字，如果0代表黑桃，那麼黑桃三就應該是0x03，這個需要靠位操作來實現：
int m=0;
int n=3;
byte card=(byte)(m)<<4)|((byte)n; //m左移四位，然後與n左或操作
遊戲中需要傳遞使用者的積分，這是一個大整數，使用四個位元組來儲存比較保險，將整數轉換為四個位元組的操作如下：
public static byte[] translateLong(long mark)
{
byte[] b = new byte[4];
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
b[i] = (byte) (mark >>> (24 - i * 8));
}
return b;
}
將四個位元組轉回來的操作如下：
public static long translateByte(byte[] b)
{
int mask = 0xff;
int temp = 0;
int res = 0;
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
res <<= 8;
temp = b[i] & mask;
res |= temp;
}
return res;
}
三、資料庫連線池
由於沒有一個web環境，所以我們需要自己實現一個數據庫連線池，apache有一個專案叫做commons DBCP，這是一個基於apache自己的物件池（apache commons pool）實現的資料庫連線池，我們可以直接拿來使用，apache的軟體未必是最好的，但是極大可能比我們自己寫的要好。
Commons DBCP需要三個.jar：
commons-collections-3.1.jar、commons-dbcp-1.2.1.jar、commons-pool-1.2.jar
這三個檔案都可以在apache – Jakarta – commons專案下下載，加入到工程中即可。
構造一個數據庫連線池的程式碼如下：
import java.sql.*;
import com.gwnet.games.antiLord.util.*;
import org.apache.commons.dbcp.ConnectionFactory;
import org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource;
import org.apache.commons.dbcp.DataSourceConnectionFactory;
private static BasicDataSource bds=new BasicDataSource();
private static ConnectionFactory fac=null;
//初始化連線池
bds.setDriverClassName(“org.postgresql.Driver”); //資料庫驅動程式
bds.setUrl(“jdbc:postgresql://localhost:5432/myDB”); //資料庫url
bds.setUsername(“postgres”); //dba帳號
bds.setPassword(“XXXXXXXX”); //密碼
bds.setInitialSize(100); //初始化連線數量
bds.setMaxIdle(10); //最大idle數
bds.setMaxWait(1000*60); //超時回收時間
fac=new DataSourceConnectionFactory(bds); //得到連線工廠
Connection conn=fac.createConnection(); //從池中獲得連線
conn.close(); //釋放連線，回到池中
//銷燬連線池
bds.close();
bds=null;
fac=null;
請自行處理操作中的各種異常。
四、撲克牌的生成
遊戲中需要為使用者生成隨機的撲克牌，首先我們需要初始化一副牌，放到一個Hashmap中，每張牌以一個位元組表示，高為代表花色，的為代表數字，生成整副牌：
private static HashMap cards = new HashMap();
int tmp=0;
for (int i = 0; i <4; i++) {
for (int m = 0; m < 13; m++) {
tmp=((byte)(i)<<4)|((byte)m); //使用位操作構造一張牌
cards.put(new Integer(i * 13 + m),new Byte((byte)tmp));
}
}
cards.put(new Integer(53), new Byte((byte)0x4d)); //大王
cards.put(new Integer(54), new Byte((byte)0x4e)); //小王
如何隨機地得到其中的N張牌呢？我們的做法是生成一個0-55的隨機數，用這個隨機數作主鍵從Hashmap中獲得物件，取得之後，把該物件從佇列中刪除，以免重複取得。由於java中的隨機數是根據時間生成的，所以有可能導致使用者得到的牌不夠散，每個使用者都摸到一條龍豈不是笑話？所以在生成隨機數的時候我們加入了一個大素數來作運算：
long cardId=new Long((Math.round(Math.random() * 87) % 55)).intvalue();
通過修改這個大素數，可以控制某個使用者的牌比較好。
五、執行緒
實際上本系統並沒有複雜的執行緒管理，但是我想提供一個控制檯讓管理員可以管理遊戲主執行緒，可以讓它停止、中段、恢復、重啟動，本來的設計是管理員通過與執行緒A打交道，通過A去管理主執行緒B，但是熟悉java執行緒的朋友都知道，執行緒互相管理基本上就是不實際的，舉個最簡單的例子，A如何銷燬B？也許你會說呼叫B的destroy()方法就好了，網上很多講解java執行緒的資料也確實是這麼說的，但是他們都是鬼扯的，自己去看看java原始碼吧，Thread.destroy()方法的實際程式碼如下：
public void destroy()
{
throw new NoSuchMethodError();
}
事實真相是，Thread.destroy()方法自始至終就沒有被實現過。所有寫文章，教別人用這個方法銷燬執行緒的人，都去撞牆吧，丟人丟大了。
最好的辦法是A負責生成一個B並且啟動它，然後B自己管理生存週期，A和B通過使用可共享的方法來通訊，這是sun推薦的做法。
六、非同步訊息
使用者玩牌的過程中，有很多東西需要記錄下來，比如記錄使用者的積分、等級變化，記錄玩牌日誌供資料統計等，當用戶數量很多的時候，在資料庫中記錄這些資訊會很耗費資源，使用者玩了一局之後會可能會等待很長時間。解決這個問題的方法是利用J2EE的訊息bean來提供非同步通訊的機制，需要記錄資料的時候，系統會封裝一個值物件，傳送給J2EE容器，這個操作是很快的，完成之後就返回，使用者可以繼續操作，不用關心訊息何時被處理。
J2EE的訊息框架具備如下特徵：
◇ 訊息一定會被閱讀，而且只閱讀一次。JMS框架有自己的演算法，把訊息緩衝到硬碟，就算J2EE伺服器死掉，訊息也不會丟失。
◇ 系統採用點對點的Queue訊息佇列，可以保證同等優先順序的訊息先進先出。
在Jboss 4.0中，部署訊息Bean和Queue佇列，都比weblogic 8.1來的容易，只需要在jboss.xml中宣告訊息目的地，如果jboss發現該目的地不存在的話，會自動建立一個，實在很簡單。關於訊息bean的開發與部署，我有專門的文章描述（參見我的blog：http://blog.csdn.net/bromon ）。
七、啟動與退出
為了讓系統具備讓人滿意的效能，應該儘量多的重用物件，減少建立新物件。比如上面提到的訊息傳送，我們的操作是提供一個靜態類，在系統啟動的時候就初始化，保持與JMS伺服器的連線，系統傳送訊息的時候，不用再去查詢JNDI和生成QueueConnectionFactory，這樣可以提高系統響應速度。
在資料庫連線池的問題上，我們也採用同樣的操作，啟動的時候初始化N個連線。但是如果在關閉程序的時候不做任何操作，會導致JMS丟擲socket異常，雖然沒什麼大的影響，但總顯得不專業，而且池中的連線不被釋放的話，也可能導致問題。最好能夠讓系統像jboss等控制檯程式一樣，ctrl+c之後能夠執行操作，釋放資源再退出。我們可以通過給程序/執行緒加上一個Hook來實現，windows程式設計師應該對這個非常熟悉。
Hook應該是一個執行緒方法，如下：
public class Hook extends Thread
{
public void run()
{
//釋放資料庫連線，銷燬連線池
//關閉與JMS的連線
}
}
在主執行緒中加入：
Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Hook()) ;
那麼程序/執行緒會在退出的時候執行Hook的run方法，清理資源。