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[25509] 2016-09-20_使用Python和Asyncio编写在线多人游戏（三）

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-19
2016-09-20_使用Python和Asyncio编写在线多人游戏（三） 使 用   P y t h o n   和   A s y n c i o   编 写 在 线 多 人 游 戏 （ 三 ） 原 创   译 者 c h u n y a n g - w e n   L i n u x 中 国   2 0 1 6 - 0 9 - 2 0 在 这 个 系 列 中 ， 我 们 基 于 多 人 游 戏   贪 吃 蛇 [ 1 ]   来 制 作 一 个 异 步 的   P y t h o n   程 序 。 上 一 篇 文 章 聚 焦 于 编 写 游 戏 循 环 上 ， 而 本 系 列 第   1   部 分 则 涵 盖 了 如 何 异 步 化 。 代 码 戳 这 里 [ 2 ] 4 、 制 作 一 个 完 整 的 游 戏 、 制 作 一 个 完 整 的 游 戏
4 . 1   工 程 概 览 工 程 概 览 在 此 部 分 ， 我 们 将 回 顾 一 个 完 整 在 线 游 戏 的 设 计 。 这 是 一 个 经 典 的 贪 吃 蛇 游 戏 ， 增 加 了 多 玩 家 支 持 。 你 可 以 自 己 在   （ h t t p : / / s n a k e p i t - g a m e . c o m ）   亲 自 试 玩 。 源 码 在   G i t H u b   的 这 个 仓 库 [ 3 ] 。 游 戏 包 括 下 列 文 件 ： s e r v e r . p y [ 4 ]   -   处 理 主 游 戏 循 环 和 连 接 。 g a m e . p y [ 5 ]   -   主 要 的     类 。 实 现 游 戏 的 逻 辑 和 游 戏 的 大 部 分 通 信 协 议 。 p l a y e r . p y [ 6 ]   -     类 ， 包 括 每 一 个 独 立 玩 家 的 数 据 和 蛇 的 展 现 。 这 个 类 负 责 获 取 玩 家 的 输 入 并 相 应 地 移 动 蛇 。 d a t a t y p e s . p y [ 7 ]   -   基 本 数 据 结 构 。 s e t t i n g s . p y [ 8 ]   -   游 戏 设 置 ， 在 注 释 中 有 相 关 的 说 明 。 i n d e x . h t m l [ 9 ]   -   客 户 端 所 有 的   h t m l   和   j a v a s c r i p t 代 码 都 放 在 一 个 文 件 中 。 4 . 2   游 戏 循 环 内 窥 游 戏 循 环 内 窥 多 人 的 贪 吃 蛇 游 戏 是 个 用 于 学 习 十 分 好 的 例 子 ， 因 为 它 简 单 。 所 有 的 蛇 在 每 个 帧 中 移 动 到 一 个 位 置 ， 而 且 帧 以 非 常 低 的 频 率 进 行 变 化 ， 这 样 就 可 以 让 你 就 观 察 到 游 戏 引 擎 到 底 是 如 何 工 作 的 。 因 为 速 度 慢 ， 对 于 玩 家 的 按 键 不 会 立 马 响 应 。 按 键 先 是 记 录 下 来 ， 然 后 在 一 个 游 戏 循 环 迭 代 的 最 后 计 算 下 一 帧 时 使 用 。 现 代 的 动 作 游 戏 帧 频 率 更 高 ， 而 且 通 常 服 务 端 和 客 户 端 的 帧 频 率 是 不 相 等 的 。 客 户 端 的 帧 频 率 通 常 依 赖 于 客 户 端 的 硬 件 性 能 ， 而 服 务 端 的 帧 频 率 则 是 固 定 的 。 一 个 客 户 端 可 能 根 据 一 个 游 戏 “ 嘀 嗒 ” 的 数 据 渲 染 多 个 帧 。 这 样 就 可 以 创 建 平 滑 的 动 画 ， 这 个 受 限 于 客 户 端 的 性 能 。 在 这 个 例 子 中 ， 服 务 端 不 仅 传 输 物 体 的 当 前 位 置 ， 也 要 传 输 它 们 的 移 动 方 向 、 速 度 和 加 速 度 。 客 户 端 的 帧 频 率 称 之 为   F P S （ f r a m e s   p e r   s e c o n d 每 秒 帧 数 ） ， 服 务 端 的 帧 频 率 称 之 为   T P S （ t i c k s   p e r   s e c o n d 每 秒 滴 答 数 ） 。 在 这 个 贪 吃 蛇 游 戏 的 例 子 中 ， 二 者 的 值 是 相 等 的 ， 在 客 户 端 显 示 的 一 帧 是 在 服 务 端 的 一 个 “ 嘀 嗒 ” 内 计 算 出 来 的 。 我 们 使 用 类 似 文 本 模 式 的 游 戏 区 域 ， 事 实 上 是   h t m l   表 格 中 的 一 个 字 符 宽 的 小 格 。 游 戏 中 的 所 有 对 象 都 是 通 过 表 格 中 的 不 同 颜 色 字 符 来 表 示 。 大 部 分 时 候 ， 客 户 端 将 按 键 的 码 发 送 至 服 务 端 ， 然 后 每 个 “ 滴 答 ” 更 新 游 戏 区 域 。 服 务 端 一 次 更 新 包 括 需 要 更 新 字 符 的 坐 标 和 颜 色 。 所 以 我 们 将 所 有 游 戏 逻 辑 放 置 在 服 务 端 ， 只 将 需 要 渲 染 的 数 据 发 送 给 客 户 端 。 此 外 ， 我 们 通 过 替 换 通 过 网 络 发 送 的 数 据 来 减 少 游 戏 被 破 解 的 概 率 。 4 . 3   它 是 如 何 运 行 的 ？ 它 是 如 何 运 行 的 ？ G a m e P l a y e r
这 个 游 戏 中 的 服 务 端 出 于 简 化 的 目 的 ， 它 和 例 子   3 . 2   类 似 。 但 是 我 们 用 一 个 所 有 服 务 端 都 可 访 问 的     对 象 来 代 替 之 前 保 存 了 所 有 已 连 接   w e b s o c k e t   的 全 局 列 表 。 一 个     实 例 包 括 一 个 表 示 连 接 到 此 游 戏 的 玩 家 的     对 象 的 列 表 （ 在     属 性 里 面 ） ， 以 及 他 们 的 个 人 数 据 和   w e b s o c k e t   对 象 。 将 所 有 游 戏 相 关 的 数 据 存 储 在 一 个   对 象 中 ， 会 方 便 我 们 增 加 多 个 游 戏 房 间 这 个 功 能 — — 如 果 我 们 要 增 加 这 个 功 能 的 话 。 这 样 ， 我 们 维 护 多 个   对 象 ， 每 个 游 戏 开 始 时 创 建 一 个 。 客 户 端 和 服 务 端 的 所 有 交 互 都 是 通 过 编 码 成   j s o n   的 消 息 来 完 成 。 来 自 客 户 端 的 消 息 仅 包 含 玩 家 所 按 下 键 码 对 应 的 编 号 。 其 它 来 自 客 户 端 消 息 使 用 如 下 格 式 ： 来 自 服 务 端 的 消 息 以 列 表 的 形 式 发 送 ， 因 为 通 常 一 次 要 发 送 多 个 消 息   （ 大 多 数 情 况 下 是 渲 染 的 数 据 ） ： 在 每 次 游 戏 循 环 迭 代 的 最 后 会 计 算 下 一 帧 ， 并 且 将 数 据 发 送 给 所 有 的 客 户 端 。 当 然 ， 每 次 不 是 发 送 完 整 的 帧 ， 而 是 发 送 两 帧 之 间 的 变 化 列 表 。 注 意 玩 家 连 接 上 服 务 端 后 不 是 立 马 加 入 游 戏 。 连 接 开 始 时 是 s p e c t a t o r 观 望 者 模 式 ， 玩 家 可 以 观 察 其 它 玩 家 如 何 玩 游 戏 。 如 果 游 戏 已 经 开 始 或 者 上 一 个 游 戏 会 话 已 经 在 屏 幕 上 显 示   “ g a m e   o v e r ”   （ 游 戏 结 束 ） ， 用 户 此 时 可 以 按 下   “ J o i n ” （ 参 与 ） ， 来 加 入 一 个 已 经 存 在 的 游 戏 ， 或 者 如 果 游 戏 没 有 运 行 （ 没 有 其 它 玩 家 ） 则 创 建 一 个 新 的 游 戏 。 后 一 种 情 况 下 ， 游 戏 区 域 在 开 始 前 会 被 先 清 空 。 游 戏 区 域 存 储 在     这 个 属 性 中 ， 它 是 由 嵌 套 列 表 组 成 的 二 维 数 组 ， 用 于 内 部 存 储 游 戏 区 域 的 状 态 。 数 组 中 的 每 一 个 元 素 表 示 区 域 中 的 一 个 小 格 ， 最 终 小 格 会 被 渲 染 成   h t m l   表 格 的 格 子 。 它 有 一 个     的 类 型 ， 是 一 个   ， 包 括 一 个 字 符 和 颜 色 。 在 所 有 连 接 的 客 户 端 之 间 保 证 游 戏 区 域 的 同 步 很 重 要 ， 所 以 所 有 游 戏 区 域 的 更 新 都 必 须 依 据 发 送 到 客 户 端 的 相 应 的 信 息 。 这 是 通 过     来 实 现 的 。 它 接 受 一 个     对 象 的 列 表 ， 其 用 于 内 部 更 新 游 戏 区 域 和 发 送 渲 染 消 息 给 客 户 端 。 G a m e G a m e P l a y e r s e l f . _ p l a y e r s G a m e G a m e 1 .   [ c o m m a n d ,   a r g 1 ,   a r g 2 ,   . . .   a r g N   ] 1 .   [ [ c o m m a n d ,   a r g 1 ,   a r g 2 ,   . . .   a r g N   ] ,   . . .   ] G a m e . _ f i e l d C h a r n a m e d t u p l e G a m e . a p p l y _ r e n d e r ( ) D r a w
我 们 使 用     不 仅 因 为 它 表 示 简 单 数 据 结 构 很 方 便 ， 也 因 为 用 它 生 成   j s o n   格 式 的 消 息 时 相 对 于   更 省 空 间 。 如 果 你 在 一 个 真 实 的 游 戏 循 环 中 需 要 发 送 复 杂 的 数 据 结 构 ， 建 议 先 将 它 们 序 列 化 成 一 个 简 单 的 、 更 短 的 格 式 ， 甚 至 打 包 成 二 进 制 格 式 （ 例 如   b s o n ， 而 不 是   j s o n ） ， 以 减 少 网 络 传 输 。   对 象 包 括 用     对 象 表 示 的 蛇 。 这 种 数 据 类 型 和     相 似 ， 但 是 在 两 端 增 加 和 删 除 元 素 时 效 率 更 高 ， 用 它 来 表 示 蛇 很 理 想 。 它 的 主 要 方 法 是   ， 它 返 回 移 动 玩 家 的 蛇 至 下 一 个 位 置 的 渲 染 数 据 。 一 般 来 说 它 在 新 的 位 置 渲 染 蛇 的 头 部 ， 移 除 上 一 帧 中 表 示 蛇 的 尾 巴 的 元 素 。 如 果 蛇 吃 了 一 个 数 字 变 长 了 ， 在 相 应 的 多 个 帧 中 尾 巴 是 不 需 要 移 动 的 。 蛇 的 渲 染 数 据 在 主 类 的     中 使 用 ， 该 方 法 中 实 现 所 有 的 游 戏 逻 辑 。 这 个 方 法 渲 染 所 有 蛇 的 移 动 ， 检 查 每 一 个 蛇 前 面 的 障 碍 物 ， 而 且 生 成 数 字 和 “ 石 头 ” 。 每 一 个 “ 嘀 嗒 ” ，   都 会 直 接 调 用 它 来 生 成 下 一 帧 。 如 果 蛇 头 前 面 有 障 碍 物 ， 在     中 会 调 用   。 它 后 通 知 所 有 的 客 户 端 那 个 蛇 死 掉 了   （ 会 调 用     方 法 将 其 变 成 石 头 ） ， 然 后 更 新 表 中 的 分 数 排 行 榜 。   对 象 的     标 记 被 置 为   ， 当 渲 染 下 一 帧 时 ， 这 个 玩 家 会 被 跳 过 ， 除 非 他 重 新 加 入 游 戏 。 当 没 有 蛇 存 活 时 ， 游 戏 区 域 会 显 示   “ g a m e   o v e r ”   （ 游 戏 结 束 ） 。 而 且 ， 主 游 戏 循 环 会 停 止 ， 设 置     标 记 为   。 当 某 个 玩 家 下 次 按 下   “ J o i n ”   （ 加 入 ） 时 ， 游 戏 区 域 会 被 清 空 。 在 渲 染 游 戏 的 每 个 下 一 帧 时 也 会 产 生 数 字 和 石 头 ， 它 们 是 由 随 机 值 决 定 的 。 产 生 数 字 或 者 石 头 的 概 率 可 以 在   中 修 改 成 其 它 值 。 注 意 数 字 的 产 生 是 针 对 游 戏 区 域 每 一 个 活 的 蛇 的 ， 所 以 蛇 越 多 ， 产 生 的 数 字 就 越 多 ， 这 样 它 们 都 有 足 够 的 食 物 来 吃 掉 。 4 . 4   网 络 协 议 网 络 协 议 从 客 户 端 发 送 消 息 的 列 表 ： n a m e d t u p l e d i c t P l a y e r d e q u e l i s t P l a y e r . r e n d e r _ m o v e ( ) G a m e . n e x t _ f r a m e ( ) g a m e _ l o o p ( ) G a m e . n e x t _ f r a m e ( ) G a m e . g a m e _ o v e r ( ) p l a y e r . r e n d e r _ g a m e _ o v e r ( ) P l a y e r a l i v e F a l s e g a m e . r u n n i n g F a l s e s e t t i n g s . p y
命 令 参 数 描 述 n e w _ p l a y e r [ n a m e ] 设 置 玩 家 的 昵 称 j o i n 玩 家 加 入 游 戏 从 服 务 端 发 送 消 息 的 列 表 ： 命 令 参 数 描 述 h a n d s h a k e [ i d ] 给 一 个 玩 家 指 定   I D w o r l d [ [ ( c h a r ,   c o l o r ) ,   . . . ] ,   . . . ] 初 始 化 游 戏 区 域 （ 世 界 地 图 ） r e s e t _ w o r l d 清 除 实 际 地 图 ， 替 换 所 有 字 符 为 空 格 r e n d e r [ x ,   y ,   c h a r ,   c o l o r ] 在 某 个 位 置 显 示 字 符 p _ j o i n e d [ i d ,   n a m e ,   c o l o r ,   s c o r e ] 新 玩 家 加 入 游 戏 p _ g a m e o v e r [ i d ] 某 个 玩 家 游 戏 结 束 p _ s c o r e [ i d ,   s c o r e ] 给 某 个 玩 家 计 分 t o p _ s c o r e s [ [ n a m e ,   s c o r e ,   c o l o r ] ,   . . . ] 更 新 排 行 榜 典 型 的 消 息 交 换 顺 序 ： 客 户 端   - >   服 务 端 服 务 端   - >   客 户 端 服 务 端   - >   所 有 客 户 端 备 注 n e w _ p l a y e r 名 字 传 递 给 服 务 端 h a n d s h a k e 指 定   I D w o r l d 初 始 化 传 递 的 世 界 地 图 t o p _ s c o r e s 收 到 传 递 的 排 行 榜 j o i n 玩 家 按 下 “ J o i n ” ， 游 戏 循 环 开 始 r e s e t _ w o r l d 命 令 客 户 端 清 除 游 戏 区 域 r e n d e r ,   r e n d e r ,   . . . 第 一 个 游 戏 “ 滴 答 ” ， 渲 染 第 一 帧 ( k e y   c o d e ) 玩 家 按 下 一 个 键 r e n d e r ,   r e n d e r ,   . . . 渲 染 第 二 帧 p _ s c o r e 蛇 吃 掉 了 一 个 数 字 r e n d e r ,   r e n d e r ,   . . . 渲 染 第 三 帧 . . .   重 复 若 干 帧   . . . p _ g a m e o v e r 试 着 吃 掉 障 碍 物 时 蛇 死 掉 了 t o p _ s c o r e s 更 新 排 行 榜 （ 如 果 需 要 更 新 的 话 ） 5 .   总 结 总 结 说 实 话 ， 我 十 分 享 受   P y t h o n   最 新 的 异 步 特 性 。 新 的 语 法 做 了 改 善 ， 所 以 异 步 代 码 很 容 易 阅 读 。 可 以 明 显 看 出 哪 些 调 用 是 非 阻 塞 的 ， 什 么 时 候 发 生   g r e e n t h r e a d   的 切 换 。 所 以 现 在 我 可 以 宣 称   P y t h o n   是 异 步 编 程 的 好 工 具 。 S n a k e P i t   在   7 W e b P a g e s   团 队 中 非 常 受 欢 迎 。 如 果 你 在 公 司 想 休 息 一 下 ， 不 要 忘 记 给 我 们 在   T w i t t e r [ 1 0 ]   或 者   F a c e b o o k [ 1 1 ] 留 下 反 馈 。 v i a :   h t t p s : / / 7 w e b p a g e s . c o m / b l o g / w r i t i n g - o n l i n e - m u l t i p l a y e r - g a m e - w i t h - p y t h o n - a n d - a s y n c i o - p a r t - 3 / 作 者 ： K y r y l o   S u b b o t i n [ 1 2 ]   译 者 ： c h u n y a n g - w e n   校 对 ： w x y 本 文 由   L C T T [ 1 3 ]   原 创 编 译 ， L i n u x 中 国   荣 誉 推 出
（ 题 图 来 自 ： w a l l p a p e r i n h d . n e t [ 1 4 ] ） [ 1 ] :   h t t p : / / s n a k e p i t - g a m e . c o m / [ 2 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / 7 W e b P a g e s / s n a k e p i t - g a m e [ 3 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / 7 W e b P a g e s / s n a k e p i t - g a m e [ 4 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / 7 W e b P a g e s / s n a k e p i t - g a m e / b l o b / m a s t e r / s e r v e r . p y [ 5 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / 7 W e b P a g e s / s n a k e p i t - g a m e / b l o b / m a s t e r / g a m e . p y [ 6 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / 7 W e b P a g e s / s n a k e p i t - g a m e / b l o b / m a s t e r / p l a y e r . p y [ 7 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / 7 W e b P a g e s / s n a k e p i t - g a m e / b l o b / m a s t e r / d a t a t y p e s . p y [ 8 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / 7 W e b P a g e s / s n a k e p i t - g a m e / b l o b / m a s t e r / s e t t i n g s . p y [ 9 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / 7 W e b P a g e s / s n a k e p i t - g a m e / b l o b / m a s t e r / i n d e x . h t m l [ 1 0 ] :   h t t p s : / / t w i t t e r . c o m / 7 W e b P a g e s [ 1 1 ] :   h t t p s : / / w w w . f a c e b o o k . c o m / 7 W e b P a g e s / [ 1 2 ] :   h t t p s : / / 7 w e b p a g e s . c o m / b l o g / w r i t i n g - o n l i n e - m u l t i p l a y e r - g a m e - w i t h - p y t h o n - a n d - a s y n c i o - p a r t - 3 / [ 1 3 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / L C T T / T r a n s l a t e P r o j e c t [ 1 4 ] :   h t t p : / / w w w . w a l l p a p e r i n h d . n e t / p r e v i e w / 3 7 6 6 / 2 8 8 0 x 1 8 0 0 / d r a g o n - ( 1 2 5 2 x 8 4 8 ) - w a l l p a p e r . h t m l 推 荐 文 章 推 荐 文 章 点 击 标 题 或 输 入 文 章   I D   直 达 该 文 章 将 文 章 分 享 给 朋 友 是 对 我 们 最 好 的 赞 赏 ！ 阅 读 原 文
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