一个多人在线的棋牌类网络游戏的项目临近尾声,我参与了该项目的整个设计流程,并且完成了90%的核心代码。关于这个项目,有很多地方值得聊一聊。本系列不打算把这个项目将得多么详细规范,那是设计文档应该描述的,我打算只说说一些值得注意的地方。
这个项目的一个特别之处是,客户端是手机,用户通过移动网络与服务器通信。和PC相比,手机的处理能力极弱,而且网络流量费用昂贵。因为除了要考虑普通网络游戏的一些问题之外,这两点也需要在设计中充分考虑。
首先是开发语言的选择,由于服务器是Linux的环境,MS的技术直接排除,至于MONO嘛,我实在不放心。可供选择的是C++和Java,Java胜在网络能力强大,开发周期短,有众多框架和开源库的支持,要写出烂得不可接受的代码也不容易;C++则胜在速度快。综合各方面因素,C++更容易把这个项目变成一堆代码噩梦,我们选择了Java。
一、网络
网络游戏,首先面临的问题当然是如何进行网络通信。首先考虑的是HTTP协议,因为所有的J2ME手机都支持这个,我们当然想尽可能的兼容用户。而且HTTP协议封装程度已经非常高了,不用去考虑线程、同步、状态管理、连接池,不过HTTP协议有两个不爽的地方:
◇ 协议无状态,这个问题已经困扰过很多人很多次了。我曾考虑过的解决办法是改造HTTP协议,在数据传输完成之后不关闭socket,但是这样做工作量非常大,在项目周期中,基本上就是Mission impossible,不予考虑。那么客户也就只能通过轮询的方式向服务器请求数据。
◇ 网络流量过大。就这个项目来说,网络间传递的只是指令,但是每次传递都要加上一堆毫无用处的HTTP Head,再加上客户端需要做轮询,这个流量对于手机来说简直恐怖,经简单测试,按照0.03元/K的GPRS网络费用计算,一局牌居然要消耗1元多的费用(每秒轮询),实在不可接受。也许我们可以采用流量费包月的资费方式,不过这个话题与技术无关。
以上问题导致我们选择了Socket,这意味着我们将没有一个web环境,很多东西都要靠自己去实现:线程管理、客户状态监控、对象池、控制台……….
网络部分打算采用Java NIO来实现,这是一种新的网络监听方式,基于事件的异步通信,可以提高性能。每个客户端连接之后,会有一个独立的SocketChannel与它通信,这个SocketChannel会在用户的整个生存周期中存在。用户如果断开连接,服务器会得到-1,并且会抛出Connection reset异常,通过捕获这两个特征,可以在用户意外断开连接后清理相关的资源。由于NIO是异步通信的,所以没有复杂的线程管理。
二、通信协议
这个项目并没有复杂的通信指令,命令数量很有限,但是还是有个关键问题需要关注:流量。为了尽量减小流量,我们使用字节代替字符串来保存系统指令,这样可以使流量减少一半,比如使用一个字节来保存一张扑克牌,字节高位表示花色,字节低位表示数字,如果0代表黑桃,那么黑桃三就应该是0x03,这个需要靠位操作来实现:
int m=0;
int n=3;
byte card=(byte)(m)<<4)|((byte)n; //m左移四位,然后与n左或操作
游戏中需要传递用户的积分,这是一个大整数,使用四个字节来保存比较保险,将整数转换为四个字节的操作如下:
public static byte[] translateLong(long mark)
{
byte[] b = new byte[4];
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
b = (byte) (mark >>> (24 - i * 8));
}
return b;
}
将四个字节转回来的操作如下:
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 & mask;
res |= temp;
}
return res;
}
三、数据库连接池
由于没有一个web环境,所以我们需要自己实现一个数据库连接池,apache有一个项目叫做commons DBCP,这是一个基于apache自己的对象池(apache commons pool)实现的数据库连接池,我们可以直接拿来使用,apache的软件未必是最好的,但是极大可能比我们自己写的要好。
Commons DBCP需要三个.jar:
commons-collections-3.1.jar、commons-dbcp-1.2.1.jar、commons-pool-1.2.jar
这三个文件都可以在apache – Jakarta – commons项目下下载,加入到工程中即可。
构造一个数据库连接池的代码如下:
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;
//初始化连接池
bds.setDriverClassName(“org.postgresql.Driver”); //数据库驱动程序
bds.setUrl(/blog_article/“jdbc_postgresql_/localhost_5432/myDB”/index.html); //数据库url
bds.setUsername(“postgres”); //dba帐号
bds.setPassword(“XXXXXXXX”); //密码
bds.setInitialSize(100); //初始化连接数量
bds.setMaxIdle(10); //最大idle数
bds.setMaxWait(1000*60); //超时回收时间
fac=new DataSourceConnectionFactory(bds); //得到连接工厂
Connection conn=fac.createConnection(); //从池中获得连接
conn.close(); //释放连接,回到池中
//销毁连接池
bds.close();
bds=null;
fac=null;
请自行处理操作中的各种异常。
在开发Android应用时必须遵守单线程模型的原则: Android UI操作并不是线程安全的并且这些操作必须在UI线程中执行。在单线程模型中始终要记住两条法则:
1. 不要阻塞UI线程
2. 确保只在UI线程中访问Android UI工具包
当一个程序第一次启动时,Android会同时启动一个对应的主线程(Main Thread),主线程主要负责处理与UI相关的事件,如:用户的按键事件,用户接触屏幕的事件以及屏幕绘图事件,并把相关的事件分发到对应的组件进行处理。所以主线程通常又被叫做UI线程。
比如说从网上获取一个网页,在一个TextView中将其源代码显示出来,这种涉及到网络操作的程序一般都是需要开一个线程完成网络访问,但是在获得页面源码后,是不能直接在网络操作线程中调用TextView.setText()的.因为其他线程中是不能直接访问主UI线程成员 。
android提供了几种在其他线程中访问UI线程的方法。
Activity.runOnUiThread( Runnable )
View.post( Runnable )
View.postDelayed( Runnable, long )
Hanlder
这些类或方法同样会使你的代码很复杂很难理解。然而当你需要实现一些很复杂的操作并需要频繁地更新UI时这会变得更糟糕。
为了解决这个问题,Android 1.5提供了一个工具类:AsyncTask,它使创建需要与用户界面交互的长时间运行的任务变得更简单。相对来说AsyncTask更轻量级一些,适用于简单的异步处理,不需要借助线程和Handler即可实现。
AsyncTask是抽象类.AsyncTask定义了三种泛型类型 Params,Progress和Result。
Params 启动任务执行的输入参数,比如HTTP请求的URL。
Progress 后台任务执行的百分比。
Result 后台执行任务最终返回的结果,比如String。
AsyncTask的执行分为四个步骤,每一步都对应一个回调方法,这些方法不应该由应用程序调用,开发者需要做的就是实现这些方法。
1) 子类化AsyncTask
2) 实现AsyncTask中定义的下面一个或几个方法
onPreExecute(), 该方法将在执行实际的后台操作前被UI thread调用。可以在该方法中做一些准备工作,如在界面上显示一个进度条。
doInBackground(Params...), 将在onPreExecute 方法执行后马上执行,该方法运行在后台线程中。这里将主要负责执行那些很耗时的后台计算工作。可以调用 publishProgress方法来更新实时的任务进度。该方法是抽象方法,子类必须实现。
onProgressUpdate(Progress...),在publishProgress方法被调用后,UI thread将调用这个方法从而在界面上展示任务的进展情况,例如通过一个进度条进行展示。
onPostExecute(Result), 在doInBackground 执行完成后,onPostExecute 方法将被UI thread调用,后台的计算结果将通过该方法传递到UI thread.
为了正确的使用AsyncTask类,以下是几条必须遵守的准则:
1) Task的实例必须在UI thread中创建
2) execute方法必须在UI thread中调用
3) 不要手动的调用onPreExecute(), onPostExecute(Result),doInBackground(Params...), onProgressUpdate(Progress...)这几个方法
4) 该task只能被执行一次,否则多次调用时将会出现异常
doInBackground方法和onPostExecute的参数必须对应,这两个参数在AsyncTask声明的泛型参数列表中指定,第一个为doInBackground接受的参数,第二个为显示进度的参数,第第三个为doInBackground返回和onPostExecute传入的参数。
从网上获取一个网页,在一个TextView中将其源代码显示出来
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.util.ArrayList;
import org.apache.http.HttpEntity;
import org.apache.http.HttpResponse;
import org.apache.http.client.HttpClient;
import org.apache.http.client.methods.HttpGet;
import org.apache.http.impl.client.DefaultHttpClient;
import android.app.Activity;
import android.app.ProgressDialog;
import android.content.Context;
import android.content.DialogInterface;
import android.os.AsyncTask;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.EditText;
import android.widget.TextView;
public class NetworkActivity extends Activity{
private TextView message;
private Button open;
private EditText url;
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.network);
message= (TextView) findViewById(R.id.message);
url= (EditText) findViewById(R.id.url);
open= (Button) findViewById(R.id.open);
open.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
public void onClick(View arg0) {
connect();
}
});
}
private void connect() {
PageTask task = new PageTask(this);
task.execute(url.getText().toString());
}
class PageTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {
// 可变长的输入参数,与AsyncTask.exucute()对应
ProgressDialog pdialog;
public PageTask(Context context){
pdialog = new ProgressDialog(context, 0);
pdialog.setButton("cancel", new DialogInterface.OnClickListener() {
public void onClick(DialogInterface dialog, int i) {
dialog.cancel();
}
});
pdialog.setOnCancelListener(new DialogInterface.OnCancelListener() {
public void onCancel(DialogInterface dialog) {
finish();
}
});
pdialog.setCancelable(true);
pdialog.setMax(100);
pdialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL);
pdialog.show();
}
@Override
protected String doInBackground(String... params) {
try{
HttpClient client = new DefaultHttpClient();
// params[0]代表连接的url
HttpGet get = new HttpGet(params[0]);
HttpResponse response = client.execute(get);
HttpEntity entity = response.getEntity();
long length = entity.getContentLength();
InputStream is = entity.getContent();
String s = null;
if(is != null) {
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
byte[] buf = new byte[128];
int ch = -1;
int count = 0;
while((ch = is.read(buf)) != -1) {
baos.write(buf, 0, ch);
count += ch;
if(length > 0) {
// 如果知道响应的长度,调用publishProgress()更新进度
publishProgress((int) ((count / (float) length) * 100));
}
// 让线程休眠100ms
Thread.sleep(100);
}
s = new String(baos.toByteArray()); }
// 返回结果
return s;
} catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
@Override
protected void onCancelled() {
super.onCancelled();
}
@Override
protected void onPostExecute(String result) {
// 返回HTML页面的内容
message.setText(result);
pdialog.dismiss();
}
@Override
protected void onPreExecute() {
// 任务启动,可以在这里显示一个对话框,这里简单处理
message.setText(R.string.task_started);
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
// 更新进度
System.out.println(""+values[0]);
message.setText(""+values[0]);
pdialog.setProgress(values[0]);
}
}
}