学习JAVA游戏服务器开发需要了解的情况

发布时间: 2018-05-18

一,游戏服务器开发的工作介绍

近来遇到有很多人想从其它开发领域转到游戏服务器开发行业上来,他们或许觉得游戏服务器开发工资高,或许觉得做游戏服务器需要掌握的技术更高级,可以锻炼自己,或许觉得想换个环境等等。不管出于什么原因吧,做为一名几年的游戏服务器开发者,当然是持欢迎态度的,那么我就先介绍一下游戏服务器开发的工作吧,游戏服务器开发具体要做哪些工作呢?

1,团队沟通

基本上不管做什么开发,都是一个团队来完成的,游戏也是如此,游戏团队一般由老板,总经理,CTO(技术主管),主策划(领导一些人,包括数值策划,系统策划,特效策划),主美(领导一些人,包括原画,UI设计,特效动作设计),客户端主程(领导一些人,客户端程序员,客户端程序员...,服务器主程(领导一些人,包括服务器程序员,服务器程序员),外加运维。而游戏的大部分逻辑实现与逻辑数据验证都会放在服务器端,所以服务端程序需要明确了解策划的需求,要了解就需要沟通,沟通方式的正确与否,直接关系到功能的实现是否正确,由于游戏逻辑的复杂性,单纯的文档描述可能不会非常完整,不像其它行业需求文档就几百页,详细的图文并茂,制定好之后也很少变化。所以做为一名游戏程序员,一定要有良好的沟通方式和技巧。

2,架构设计

这个架构设计就像盖房子打基础,基础好,房子就稳固,基础不好,房子高了就容易倒。架构设计需要结合软件工程学来搞,它需要对服务器的整个流程有足够的了解,对需求的变化有足够的认识。架构的设计一般有几个特性。

首先是易用性,架构一旦完成,在开发的时候就要方便使用,比如网络通信架构,设计好之后,其他开发者就不需要关心客户端的数据是怎么被传输到服务器端的,这个时候对于服务器开发者来说,只需要实现一些简单的接口,就可以直接对客户端发送来的请求进行处理操作。再比如说服务器端数据的存储与更新,开发者只需要写少量SQL语句或基本不用写,都由架构的底层代码完成,开发者只需要调用封装好的API,就可以把数据存入数据库而不用关心数据的最终流向,只需要关心实现逻辑就可以了。

第二,可扩展性,可扩展性包括两个方面,一是代码的可扩展性,比如说游戏中的任务处理吧,一个游戏中任务可能有几十种,而且还可能不定时的增加,为了判断不同的任务类型该执行什么操作,最简单也是最差的写法是if else,想象一下,一个方法里面,有几十个if else,这简单是bug的理想诞生地呀。一种可行的做法是使用责任链模式(具体的请参考设计模式的实现),这样每种任务都有一个单独的类去处理它,而不会影响其它的类,符合开闭原则,相互关联少,越少越不容易出bug。二是部署的可扩展性,比如,如果在线人数突然增加或预期可能要增加,一台物理机器可能处理不过来这么多的请求,那怎么办?那就需要支持在不影响其它服务器运行的情况下,可以动态的添加机器。而当压力降低之后,又可以移除某些机器,合理利用资源。

第三,高吞吐量,这个是指能尽量最大化的利用计算机固定的资源,去处理更多的请求,更快速的响应客户端。这就需要在服务器架构设计的时候考虑异步处理,减少IO等待时间(比如请求redis,存储数据库,和其它服务器通信)以及数据缓存。说到异步,一定会涉及到多线程,并发等相关的技术,所以架构设计的时候需要对这部分知识有足够的了解。

第四,要考虑是否所有的功能模块都放在同一个进程中。也就是需不需要分布式开发,哪些功能需要单独拿出来。对于手机游戏来说,一般要求同时在线量比较小,功能比较单一,所有功能都在一个进程中,人数大量同时在线时,可以多部署几组进程。而对于大型网页游戏或客户端游戏来说,特别是有些大区或不分区的情况,单个功能访问量大,服务器就要考虑分布式部署开发了。

架构设计一般需要有经验的开发者(项目主程)去搭建,新手可以做为了解,在接触到项目之后,可以按这个思路去理解项目的架构是怎么样构成的,如果让自己来做,能否模仿出来,有时间可以自己尝试去独立设计架构,锻炼自己的能力,有一天你是会实际去做的。

3,逻辑开发

架构搭建完成之后,紧接着就是游戏服务器的逻辑开发,这时才开始真正去实现游戏需要的内容,比如注册,登陆,任务,活动,背包,组队战斗等。由于游戏逻辑可能需要的判断条件多,组合变化多,所以在游戏逻辑开发过程中,你会慢慢发现面向对象的重要性。逻辑开发是一个任重而道远的过程,同一个问题,可能有很多种实现方式,不同的实现方式对效率和吞吐量有很大的影响,所以就需要对需求功能的理解要深入,不同功能之间的关联要明确。对常用的设计模式要知道如何使用。比如像上面说的替换数量比较多的if else的方式。逻辑开发需要谨慎细心,而且一定要自己测试才可以,不然bug在不知不觉中就产生了。

4,系统周边开发

一个游戏成功的运营,需要很多服务去支持它,比如sdk接入,充值接入,日志统计,游戏运行管理系统(一般叫后台管理系统,是内部人员为了管理游戏的而开发的系统)。比如修改某个用户的等级,封号等。管理系统一般会用web开发,与游戏服务器通信。

二,游戏类型与技术选择

游戏服务器开发使用的技术取决于游戏的类型,不同的游戏类型,需要的游戏环境不一样,所使用的技术也不一样。但是在本质上都是一样的,都是面对数据,处理数据,不同的是面对的数量大小而已。

1PC类端游

这类游戏在线人数庞大,游戏中要处理的数据也非常庞大。所以对服务器性能要求非常高,一般都是采用C++做为开发语言,C++可以直接操作内存数据,与操作系统直接交互,减少数据之间的复制,它运行效率高,处理速度快,是这类游戏开发的首选开发语言。服务器端采用分布式架构,把不同的模块分散在多台物理机上处理。需要学习的大致有C++编程,Linux网络编程、TCP/IP通讯协议、多线程编程再加数据库。它一般开发周期比较长,一个游戏的上线基本上需要三到五年。

2,网页游戏

这类游戏相对于端游来说,开发周期短,因为是网页游戏,游戏的界面展示依赖于网络传输,所在在画面和特效上会次于客户端游戏很多。游戏的特点主要集中在游戏的玩法上。但是对于服务器端来说,和端游类是差不多是一样的,有些公司之前是做端游的,他们就直接把端游的服务器架构拿来就可以使用,以完成快速开发。

3手机游戏

手机类游戏目前是最火最热门的游戏,因为他的用户量大,用户占有时间长。但是手机游戏大多数是一般小游戏,功能简单,玩法单一,一般都是休闲娱乐的。现在也有一些稍微大型的MORPG游戏。所以手机游戏开发周期更短,上线更快。

目前,游戏市场竞争激烈,当前服务器主流的开发语言是C++Java,但是C++学习难度大,开发速度慢。为了满足游戏服务器快速开发,快速上线,所以一般来说我们都是使用Java语言来开发服务器。近年来,随着游戏市场的发展,游戏服务器开发技术因Java而生成了一套体系。可以供开发者选择。

三,使用Java开发服务器需要学习什么

Java语言,由于学习成本低,开发速度快,稳定性高,开源框架多,目前已成为网页游戏和手机游戏服务器开发的主要语言。咱们从系统的开发流程简单梳理一下服务器开发需要用到的技术。

1,网络通信

这个是首要实现的,如果没有网络通信,就没有服务器存在的必要了。网络通信就需要建立网络连接。目前网络通信有两种方式,一种是短连接,比如http,一种是长连接,比如socket,当然http也是基于socket的,socket是通信的基础。所以要对tcp/ip通信的知识有所了解,明白通信的原理。基于这两种网络通信,游戏服务器也分为两种,弱联网和强联网。弱联网的游戏一般是指一些小型的游戏,比如开心消消乐,连连看,以及一些卡牌养成类游戏,这类游戏一般几秒钟或几分钟再会与服务器同步一次数据,一般会使用短连接。而像一些arpg游戏,实时战斗类游戏,以及带同屏显示玩家的游戏,这类游戏与服务器交互信息频繁,一秒钟可能几十次,会采用长连接,避免每次连接重新建立消耗系统资源,提高通信效率。

为了网络通信的效率,服务器要使用NIO(非阻塞网络通信)通信。它能支持大并发连接。Java NIO是多路复用IO,在多路复用IO模型中,会有一个线程不断去轮询多个socket的状态,只有当socket真正有读写事件时,才真正调用实际的IO读写操作。因为在多路复用IO模型中,只需要使用一个线程就可以管理多个socket,系统不需要建立新的进程或者线程,也不必维护这些线程和进程,并且只有在真正有socket读写事件进行时,才会使用IO资源,所以它大大减少了资源占用。目前基于此技术有很多开源框架,最常用的有两种,NettyMina

所以在网络通信这一块,如果是弱联网游戏,可以使用web那一套来开发游戏服务器,需要学习的技术一般有http原理,Json格式协议,servletTomcat(也可以是其它web容器),spring等。如果是强联网游戏,要学习的技术有NettyMina可以选择一种,多线程以及线程池的应用。这是网络通信所必须掌握的。只要能把客户端发送的信息接收到,并解析成代码使用的明文,就是成功了一半了,剩下的事就是把代码封装好,方便逻辑开发调用!

通信这块还要考虑消息的并发,长连接情况下,怎么处理断包,粘包问题,每个用户的消息处理的是不是有序的,如果有序会不会阻塞消息,如果无序会不会造成处理混乱,比如后到的消息先处理了,这些问题都要处理好,目前一般是保证同一个用户的消息要有序处理!

2,数据存储

网络通信调试好之后,不要急着做逻辑开发,还需要把数据如何存储理清楚!因为服务器端操作的全是数据,如果处理的不好,容易出bug,丢数据,这对游戏玩家来说是致命的,不可接受的!数据存储要考虑,一,数据如何存到数据库,是同步存储,还是异步存储!同步存储即将数操作完之后立刻写入数据库,异步操作即数据操作完之后先存储到内存缓存,然后由另外的线程或进程再同步到数据库!游戏中一般都是采用的异步存储方式,因为游戏并发量大,必须低延时,快速响应客户端!如果直接操作数据库太慢,会造成消息阻塞!内存缓存可先择的框架有redismemcache,具体怎么同步到数据库,需要自己去设计了!二,数据接口如何设计,能不能用工作生成这些数据操作的代码,能不能不用写SQL语句,需是封装在底层,或由工具生成。编程是门艺术,在这就体现出来了,当然是仁者见仁,智者见智了!三,大并发情况下数据的一致性,像这类可能多线程操作的数据,一般是放在内存中,由锁来控制并发!所以对锁的使用要熟悉,不要出现死锁,或锁粒度过大,造成线程的长时间等待的情况!四,当数据量太大,一个数据库存储不了,数据该怎么分库分表!一种是水平划分,一种是垂直划分!具体的划分方式其它资料已有详细介绍,请自行查找阅读!目前有一个开源的分库框架mycat,是用JAVA写的,大家可以研究一下!

3,逻辑开发

逻辑开发就是实现游戏策划想象的各种游戏功能,比如,登录,物品使用,战斗结算等!逻辑开发代码量巨大,相互之间有很紧密的耦合性,所以每个功能模块一定要划分好!最好是接触下单元测试,写之前考虑一下是否方便单元测试,这样设计的代码会更加清晰,每个方法责任明确,不容易出bug!正是因为逻辑代码复杂,为了更好的管理代码,前辈们给我们总结了一些经验,就是著名的设计模式,所以学习一下设计模式对代码的管理有很大的好处!

逻辑开发一般遇到的问题有:

3.1,数据同步

一说到数据同步或资源共享的时候,一般都会考虑到锁的使用。因为一份资源同时只能被一个线程访问才是安全的。JavaJDK中提供了一些锁,比如:synchronized,以及java.util.concurrent.lock包中的Lock对象,java.util.concurrent包中还提供了其它的一些原子操作的类,我们知道i++操作不是线程安全的,但是可以使用AtomicInteger中的getAndIncrement();方法代替,还有线程安全的ConcurrentHashMap哈稀Map。以及阻塞队列LinkedBlockingQueue等。都是逻辑开发中常用的处理数据同步的类。

3.2,设计模式的使用

使用设计模式,可以让代码更加清晰,可扩展性更强,维护性更佳,比如,任务系统,任务会有很多种类型,要获得任务数据时,在一开始写这个系统的时候,我是这样写的if(type == 1)做什么,else if(type == 2)做什么,else if(type == 3)......else if(type == 35) else等。如果需要添加新的类型,又要添加else,这些if else都在同一个方法中。最后都不敢动一块,就怕出bug。其实当一个方法中出现三个以上的if else将来还可能增加时,就应当考虑设计是不是有问题了,后来改成责任链模式或状态模式,就解决了这个问题。还有一个例子是,当一个值变化,要影响多个任务完成状态时,可以使用观察者模式或监听模式或订阅模式去实现,这样功能之间完全解耦,出问题的机率会很小很小。

3.3,数据缓存框架的API使用

目前主流使用的数据缓存框架有redismemcache,虽然在逻辑开发前,主程会对这些进行一些封装,但是作为使用者还是需要对这些框架的客户端的使用要有所了解的。这些可以去阅读相关的文档。不是太难。

4,程序部署与运行

目前,大多数Java项目都采用maven管理 ,可以使用maven打包开发好的程序,程序一般运行在远程服务器上,比如云服务器。一般运行Java程序的远程服务器都是Linux系统,需要使用Linux命令操作,或写一些shell脚本去自动化部署管理一些程序。

5,艰苦奋斗的精神

首先,一定要让自己对这一行有兴趣,明确自己在这一行的技术选择,人生选择。很多人都知道,程序员加班是常有的事,坚持的住就做,坚持不了就再换一家公司做。

综上所述,想做Java游戏服务器方面的开发要掌握的技术有以下一些:

1,网络通信框架,MinaNetty必须熟悉一种。而且自己必须要亲自搭建过,并明白其它原理。

2,通信协议制定和处理断包粘包,这一般属于网络通信框架要解决的问题。

3,数据缓存框架,redismemcache选择一个,能熟练使用其客户端的命令。

4Java基础,Java NIO通信原理,Java集合的使用,Java多线程开发,Java锁的使用

5,了解一些设计模式。最好能把23种设计模式都看一遍,并结合自己的开发经验,看哪些可以用到设计模式,但也不能死套设计模式,要灵活运用。

6,熟悉使用Mysql数据库

7,了解数据库连接池的一些框架,比如Mybatis,hibernate

8,对Http协议熟悉,熟悉一种web容器,比如tomcat,了解其配置。

9,对常用的一些Linux命令要熟悉使用。

10,热爱学习,不断的充实自己,上面所说的只是入门技能而已,真正做起来要复杂的多,一定要让自己喜欢游戏这个行业,这样才能有动力做下去,做自己喜欢的工作还是比为了工作要好的!


PS:

java服务器目前主流框架技术有 

网络层netty或mina


数据协议protobuf

数据库mysql

缓存数据库redis    jdbc一般是mybaits或者jpa

项目管理maven

设计层面spring

然后还需要熟悉多线程

linux的基本操作,git或者svn。 

相关学习资料:http://www.youxijishu.com

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