基于cocos2d-x的游戲框架設(shè)計(jì)

本站訊 3月31日，第四屆CocoaChina開發(fā)者大會暨Cocos2d-x技術(shù)研討會在北京劇院舉行，人人網(wǎng)游戲開發(fā)工程師李成進(jìn)行了主題為《基于cocos2d-x的游戲框架設(shè)計(jì)》的演講。

以下為實(shí)錄

主持人：

大家在Cocos2d的社區(qū)里都會進(jìn)行像今天這樣的技術(shù)解決方案分享，但是都非常零散。接下來我們歡迎人人網(wǎng)游戲工程師里成，他演講的題目是“基于Cocos2d-X的游戲框架設(shè)計(jì)”。

李成：

大家好！

我是來自人人游戲的李成，我今天演講的題目是“基于Cocos2d-X的游戲框架設(shè)計(jì)”，大家有什么好的想法可以跟人人游戲相關(guān)的同事交流。

我為什么要講這篇PPT，我同學(xué)在Cocos2d-X開發(fā)的時(shí)候會發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上面有大量的例子，但是沒有把技術(shù)點(diǎn)連起來作為一個(gè)整體經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。今天大家很多都是講Cocos2d-X平臺的移植性，我今天講的是怎么針對Cocos2d-X平臺做游戲類的開發(fā)。在前期希望大家有一些更好的設(shè)計(jì)思想，避免在項(xiàng)目的中后期遇到難以擴(kuò)展或者是難以復(fù)用的問題。我個(gè)人經(jīng)歷過PC端類游戲的開發(fā)，和Web類游戲的開發(fā)，所以我感覺端內(nèi)游戲和頁游傳統(tǒng)游戲的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)完全值得借鑒，運(yùn)用到移動游戲的開發(fā)過程中。

本次演講主要分為三部分：

第一，軟件設(shè)計(jì)不僅僅是游戲開發(fā)，它跟傳統(tǒng)的建筑業(yè)有很直接的關(guān)系。你可以從兩方面互相汲取一些經(jīng)驗(yàn)。在蓋大樓的時(shí)候，如果樓踏了就相當(dāng)于游戲崩潰了，這種兩種情況會直接導(dǎo)致什么結(jié)果呢？如果樓踏了很多人就必須重新蓋，相對于程序員來說，就必須重新返工，很多其他項(xiàng)目的人員都一直跟著你加班加點(diǎn)。如果你把游戲做崩潰了，項(xiàng)目沒有成，并且沒有女朋友的話，別人都不愿意跟你，如果有女朋友的話你丈母娘就不愿意，說你把游戲都整崩潰了，還有什么不敢干的。

簡單總結(jié)一下，游戲開發(fā)跟蓋大樓有一些共同點(diǎn)。一是前期設(shè)計(jì)規(guī)劃很重要；二是基礎(chǔ)設(shè)施、基礎(chǔ)模塊的構(gòu)建很重要；三是擴(kuò)展性、重用性方面很重要；四是健壯性、安全性很重要；五是從基礎(chǔ)做起從細(xì)節(jié)做起，拒絕豆腐渣工程。

第二，主要講一下Cocos2d-X跟ios平臺是怎么樣結(jié)合在一起的。

先介紹一下Cocos2d-X引擎開發(fā)的優(yōu)勢，因?yàn)镃ocos2d的C++版本，目前有大量Cocos2d的經(jīng)驗(yàn)分享，所以如果是Cocos2d的C++版本的話，可以把之前的經(jīng)驗(yàn)分享過來。C++版本對于我這種非出身的人來說可能是一種福音。支持ios、Android、Windows等平臺，跨平臺開發(fā)者的福音。它是開源免費(fèi)、易學(xué)易用、龐大的工具鏈支持；早上還有剛才很多同學(xué)分享了一些工具。還有強(qiáng)大的技術(shù)支持，活躍的技術(shù)社區(qū)交流平臺，包括我也有QQ群，那個(gè)QQ群經(jīng)常閃，導(dǎo)致我工作的時(shí)候不得以把QQ都得關(guān)掉。多款的線上游戲應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，如果一個(gè)東西沒有被證實(shí)過，我們盲目使用做一個(gè)項(xiàng)目的話，可能風(fēng)險(xiǎn)是非常大的。Cocos2d-X不斷完善和改進(jìn)，逐漸增加更多的新技術(shù)，比如說跟HTML5方面的結(jié)合。

介紹一下Cocos2d-X引擎框架圖，早上我以為作者會講這塊兒，我把這塊兒補(bǔ)上。Cocos2d-X整體框架圖整個(gè)引擎有一個(gè)導(dǎo)演，在引擎模塊導(dǎo)演有場景的概念，場景上可以掛很多的層，游戲表現(xiàn)都在層上做，在層上可以再加一些特效，再加一些效果，這樣就構(gòu)成了動態(tài)的畫面，再在動態(tài)的畫面上做自己的游戲開發(fā)邏輯組成一個(gè)產(chǎn)品。

下面簡單介紹一下ios應(yīng)用程序的框架，因?yàn)檫@篇PPT主要是講Cocos2d-X跟ios框架怎么結(jié)合的，所以對于ios框架本身是什么的機(jī)制非常重要。首先，ios的應(yīng)用框架最簡單的主要類就是六個(gè)模塊，五有一個(gè)整體客戶端，這里面主要是做程序的初始化，還有消息的響應(yīng)、循環(huán)，接下來是Delegate是對外圍的擴(kuò)展，在關(guān)鍵點(diǎn)通過回調(diào)的方式，讓我們知道現(xiàn)在游戲開始加載，現(xiàn)在游戲進(jìn)入后臺，這個(gè)游戲要關(guān)閉了，通過這個(gè)可以動態(tài)的及時(shí)的獲取游戲的運(yùn)行狀態(tài)，做出一些調(diào)整。接下來是UIScreen，就是屏幕大小可以通過這個(gè)來獲?。幌旅媸荱IWindow、UIView，這個(gè)窗口很直觀，一個(gè)游戲至少有一個(gè)UIWindow，會有一個(gè)消息響應(yīng)，會把消息響應(yīng)放在UIView上面，View也有一個(gè)控制器，控制View的運(yùn)行狀態(tài)。

ios這個(gè)框架圖，介紹一下消息的響應(yīng)，通過消息發(fā)送給UIWindow，再上升到各個(gè)UIView，這是整體框架。整體的運(yùn)行周期，剛開始有一個(gè)初始化，消息注冊這類的事情。如果你被打斷會失去焦點(diǎn)，要做什么呢？就要把音效去掉，否則接電話的時(shí)候音效還在播放就不人性化。退出的時(shí)候要要是你游戲要退出了，要做資源的保存，游戲的清除。還有幾個(gè)存在的狀態(tài)，在前臺還是后臺，在這些狀態(tài)中要對游戲進(jìn)行相應(yīng)的處理，否則的話接電話的時(shí)候就非常怪，接電話的時(shí)候游戲音效還在播放。

接下來介紹Cocos2d-X跟ios是如何結(jié)合的？ios主要是View和UIWindow，所以一個(gè)平臺必須有View，如果沒有View否則就沒有辦法表現(xiàn)任何東西?？蛻舳俗钪饕腣iew界面是捕捉、風(fēng)和分發(fā)系統(tǒng)TOUCH事件。外層的RootViewTontroller為其控制器，可通過該客觀器對EAGLView進(jìn)行相關(guān)的控制。OpenGL-ES無進(jìn)行渲染更新。

介紹引擎的總體更新流程，對游戲開發(fā)者來說我們必須游戲是怎么運(yùn)行的，每個(gè)運(yùn)行狀態(tài)是什么。一般來說，我們進(jìn)行了UIView初始化完全后，會通過Delegate，初始化EAGL View會調(diào)用引起CCapplication的run（）接口。一般的邏輯更新會放到CCDirector內(nèi)部，調(diào)入之后才會進(jìn)行熏染更新。第一步進(jìn)行邏輯更新，第二步進(jìn)行客戶端的渲染更新。

第三、游戲客戶端總體架構(gòu)篇

簡單介紹一下客戶端游戲開發(fā)的總體架構(gòu)，這張圖以分層分模塊的方式介紹游戲開發(fā)架構(gòu)中分哪些東西？我們一般會Cocos2d-X引擎庫、會有音效的播放庫，如果有自己的基礎(chǔ)公共庫也可以放到上一層。要用到簡單的解析工具，接下來是腳本?？蛻舳酥饕哪K劃分，一般客戶端都需要這么多模塊，比如說輸入輸出的模塊。游戲客戶端一般會面臨大量的數(shù)據(jù)，包括資源數(shù)據(jù)、道具數(shù)據(jù)、音效數(shù)據(jù)、關(guān)卡數(shù)據(jù)，所以我們提出了數(shù)據(jù)層，主要是對靜態(tài)資源進(jìn)行統(tǒng)一化的管理，比如說加載、卸載、獲取接口之類的事情。另外，就是日志的模塊，開發(fā)過程中，一般要記的日志非常多，如果日志通過一種方式記文件的話，可能效率也不太好。如果上線的話，大量的數(shù)據(jù)是不需要的，所以我們在日志模塊進(jìn)行了分類，分開關(guān)的方式，可以分幾檔日志，一般調(diào)試的日志放到一個(gè)文件里面去，錯(cuò)誤的日志放到一個(gè)地方，引發(fā)崩潰的日志放到一個(gè)地方，這樣在開發(fā)的時(shí)候是非常方便的，日志是分開的，而不是一團(tuán)糟，也不方便我們記錄一些問題。在上線的時(shí)候可以把這些日志開關(guān)關(guān)掉以提升性能。

網(wǎng)絡(luò)層一般對網(wǎng)絡(luò)，這里使用的原生的開發(fā)，必須對原生的進(jìn)行封裝，下面我們會有詳細(xì)的講解。在這么多的基礎(chǔ)模塊之上，再做游戲邏輯，再到下一個(gè)層，除了游戲邏輯層其他的模塊都可以復(fù)用，這是復(fù)用性很強(qiáng)的總體框架設(shè)計(jì)。

客戶端主模塊的設(shè)計(jì)：首先我們使用單一的CCScene，因?yàn)樗梢灾С侄鄠€(gè)Scene的跳轉(zhuǎn)，我們拒絕不必要的花哨表現(xiàn)，以簡化代碼實(shí)現(xiàn)?；趲实挠螒蚋绿幚恚热缯f客戶端的MINI無Finger集成自CCNode，且在初始化Init函數(shù)中通過schedule設(shè)置游戲邏輯主更新函數(shù)Tick（），以此確保每次渲染之前，都會首先進(jìn)行邏輯更新處理。完全基于幀率的定時(shí)器調(diào)度，所有的定時(shí)器處理，完全依賴于游戲幀率，簡單直接。網(wǎng)絡(luò)模塊總體設(shè)計(jì)圖，網(wǎng)絡(luò)層分為UDP的方式，在網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)中是很著名的設(shè)計(jì)模式。大致的意思是將不同塊兒的內(nèi)存節(jié)點(diǎn)，以池的方式放在一個(gè)隊(duì)列中，這種方式是非?？焖俑喗莸摹?/p>

原生的SOCKET封裝，原生的socket編程，簡單直接，代碼可控方便定位問題。Non-Blocking I無O使用費(fèi)組塞式IO模式，無需開辟網(wǎng)絡(luò)線度對象TCP來說，簡單的連接線程。Selector輪訓(xùn)模式，監(jiān)聽所有處理。

TCP&UDP具體的區(qū)別不在此多說了，主要說一下對于TCP來說，為了解決年糕問題，因?yàn)門CP是自節(jié)流的方式，所以存在年糕問題，對于年糕問題技術(shù)代碼控制有一個(gè)方式，MemNode來接收數(shù)據(jù)。對于UDP來說，因?yàn)樗旧硎菬o序的，會使用Sequence Number方式處理雜亂，無序包。

定制內(nèi)存池管理器：絕大部分的數(shù)據(jù)包大小限制于4096bytes；Free-List內(nèi)存池技術(shù)，NO-MEMCPY；避免頻繁new/delete。

異或加密方式：網(wǎng)絡(luò)游戲在服務(wù)器有一個(gè)非常強(qiáng)的校驗(yàn)規(guī)則，如果有異常服務(wù)器就會強(qiáng)制斷開，所以我們要做一些簡單的異或加密。一次異或明文變密文；二次異或就是密文變明文。

僅指游戲數(shù)據(jù)層：非ios常規(guī)開發(fā)中的數(shù)據(jù)層，特制游戲內(nèi)的靜態(tài)數(shù)據(jù)層。

客戶端通常需要大量的靜態(tài)資源：圖片資源&音效資源，窗口布局文件；其他游戲策劃數(shù)據(jù)。

拒絕扁平化文件存儲，一個(gè)文件放一個(gè)文件的方式，我們要拒絕這種方式。推薦使用SQLite，在移動平臺上推薦使用輕量級的數(shù)據(jù)庫。對靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一讀寫，提高IO讀取效率。

統(tǒng)一管理：建立統(tǒng)一的加載，更新和卸載登記制；方便游戲邏輯管理和監(jiān)控。因?yàn)槲覀兛梢员O(jiān)控每一個(gè)模塊，是不是內(nèi)存超了，服務(wù)器保存的內(nèi)存是不是過大，時(shí)時(shí)刻刻對內(nèi)存有一個(gè)監(jiān)控。

數(shù)據(jù)模塊示意圖：上面每一個(gè)具體的數(shù)據(jù)管理器都會從DB開發(fā)，這上面生成了很多音效、關(guān)卡、道具等各個(gè)數(shù)據(jù)的管理器。

UI布局示意圖：在客戶端里面最底層做一個(gè)Layer，做重力感應(yīng)的事件，對這些事件進(jìn)行統(tǒng)一管理派發(fā)。在根窗口上再做游戲界面布局，比如說現(xiàn)在有一個(gè)游戲布局文件，這也是一個(gè)Layer，在這之上有多個(gè)子Layer，有控制區(qū)域和面板，組成樹型結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了整個(gè)游戲的UI布局。

下面簡單介紹一下UI系統(tǒng)模塊：

窗口布局組：相同功能UI組建合并為一個(gè)布局Layout，統(tǒng)一化管理：初始化/加載/更新/事件響應(yīng)/卸載操作；基于消息事件的處理方式，方便腳本拓展；采用外部配置處理/支持動態(tài)化配置。

獨(dú)立的根窗口（UILayer）：系統(tǒng)最底層的窗口層，所有Layout的父窗口，游戲內(nèi)唯一的監(jiān)聽Touch，Accelerometer事件的CCLayer，采用用戶輸入，統(tǒng)一化處理。

腳本拓展：Lua語言拓展，將具體邏輯和游戲框架分離，加強(qiáng)健壯性。

UI布局配置化文件示意圖：現(xiàn)在開始UI的布局，下面有一個(gè)Window，創(chuàng)建一個(gè)Layer，在游戲中會創(chuàng)建一個(gè)CCLayer，名字叫什么，顏色、位置、大小之類的事情。在這個(gè)之上要做一個(gè)Tab，在上面也可以初始化。如果做知識腳本處理的話，這個(gè)地方可以寫清楚對什么事件執(zhí)行什么處理。

游戲UI系統(tǒng)模塊：關(guān)于模態(tài)窗口，修改源代碼，在CCNode中增加優(yōu)先級的概念，接著增加父窗口的優(yōu)先級。所有添加的UI組建，需要明確設(shè)定是否繼承父節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級，以此形成一個(gè)優(yōu)先級響應(yīng)隊(duì)列，從而實(shí)現(xiàn)模態(tài)窗口的功能，借助系統(tǒng)UIView，實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的View界面，附加在EAGLView之上。

相關(guān)優(yōu)化：所有Layout延遲加載，不使用時(shí)馬上卸載，釋放內(nèi)存，合并需要的圖片資源。

游戲音效模塊：這個(gè)是大家比較熱心的模塊，我推薦使用FmodEx，成熟高效，接口簡單統(tǒng)一，無需考試平臺化差異；功能強(qiáng)大，支持3D音效，靜音、暫停、音量大小等設(shè)置完全滿足日常的音樂開發(fā)；當(dāng)然需要購買。引用計(jì)數(shù)：相同的音效僅需要公用一份資源數(shù)據(jù)；及時(shí)清除不需要的音效資源，減少內(nèi)存占用。

人性化設(shè)置：增加人性化的設(shè)置面板，提升用戶感受；提供動態(tài)開啟/關(guān)閉，設(shè)置音量等功能；按照用途，劃分音效類型，單獨(dú)管理；通過Application Delegate，程序獲得焦點(diǎn)時(shí)播放音效，失去時(shí)靜音。關(guān)于音效資源，音效文件盡可能的小，降低內(nèi)存占用。

消息事件管理模塊：整個(gè)客戶端基于消息事件驅(qū)動；實(shí)現(xiàn)和調(diào)度分離，最大程序降低耦合。

調(diào)試器管理器模塊：XCODE自帶的調(diào)試器工具不夠用；需要針對渲染、網(wǎng)絡(luò)、邏輯數(shù)據(jù)進(jìn)行更細(xì)化的監(jiān)控；兩者結(jié)合，宏觀微觀，兩手一起抓。

日志模塊：日志分等級，分輸入方式，完全可配置；不同類型日志，按照等級分開記錄。

還需要什么？消息推送：借用本地和遠(yuǎn)程的消息推送機(jī)制，提高產(chǎn)品年合度；借助“社會工程”調(diào)動玩家積極性；什么叫“社會工程”呢？做殺毒軟件和做木馬的人對這種東西非常理解，比如說我昨天我郵箱還收到社會工程的引導(dǎo)，說什么孤獨(dú)少女寂寞加好友有一個(gè)鏈接，用這種挑逗性的東西引導(dǎo)你，你一點(diǎn)你的電腦就掛了。移動產(chǎn)品的UI界面設(shè)計(jì)，移動產(chǎn)品的UI界面盡量簡單直接，個(gè)性化操作。移動產(chǎn)品的特性：考慮移動產(chǎn)品的特性和人們的使用習(xí)慣等，有針對性的設(shè)計(jì)。

我的演講到此結(jié)束。謝謝大家。

提問：

第一，你剛才講了很多模塊，我想問一下你這些模塊，或者說這些架構(gòu)是一個(gè)規(guī)劃還是已經(jīng)實(shí)施完的了？還是正在事實(shí)中？

李成：

這些模塊在移動已經(jīng)應(yīng)用過了，或者說已經(jīng)在用。

提問：

我們開發(fā)端也好，開發(fā)移動游戲也好，確實(shí)很多是很實(shí)在的模塊，我個(gè)人有一個(gè)小小的建議，如果你本人或者說你們公司允許的話，或者說在將來的某個(gè)時(shí)段允許的話，可以把一些模塊或者說一些東西貢獻(xiàn)給Cocos2d-X社區(qū)，因?yàn)檫@些模塊確實(shí)對一個(gè)大型的游戲，或者一個(gè)完整游戲，有很多模塊是Cocos2d-X社區(qū)比較缺失的。另外，既然已經(jīng)做這么多了，有時(shí)間把3D的東西加進(jìn)來貢獻(xiàn)出來的話會更好。

我們開發(fā)游戲里面確實(shí)有點(diǎn)兒類似SPF對實(shí)質(zhì)性要求比較高，你們也沒有做過這類游戲，有沒有經(jīng)驗(yàn)，我們協(xié)議采用的時(shí)候是用UDP還是TCP。

李成：

在移動還是用TCP的方式。在傳統(tǒng)競技類游戲，主要的數(shù)據(jù)還是通過TCP，但是無關(guān)緊要的游戲可以通過UDP的方式做，隔幾幀就重復(fù)發(fā)一次，再用一個(gè)TCP的方式，比如說隔20幀再重復(fù)一下。

提問：

UDP需要做可靠驗(yàn)證碼？

李成：

不需要，只需要做好雜亂包的處理就可以了，對非常及時(shí)的位置移動，差1幀就差1幀，可以直接移動過去。

提問：

您的意思是UDP和TCP結(jié)合起來用，UDP做消息驗(yàn)證這塊兒。

李成：

對。