遊戲伺服器開發都要學什麼

一，遊戲伺服器開發工作介紹

近來遇到有很多人想從其它開發領域轉到遊戲伺服器開發行業上來，他們或許覺得遊戲伺服器開發工資高，或許覺得做遊戲伺服器需要掌握的技術更進階，可以鍛煉自己，或許覺得想換個環境等等。不管出于什麼原因吧，做為一名幾年的遊戲伺服器開發者，當然是持歡迎态度的，那麼我就先介紹一下遊戲伺服器開發的工作吧，遊戲伺服器開發具體要做哪些工作呢？

1，團隊溝通

基本上不管做什麼開發，都是一個團隊來完成的，遊戲也是如此，遊戲團隊一般由老闆，總經理，CTO(技術主管)，主策劃（上司一些人，包括數值策劃，系統策劃，特效策劃），主美(上司一些人，包括原畫，UI設計，特效動作設計)，用戶端主程（上司一些人，用戶端程式員，用戶端程式員...）,伺服器主程（上司一些人，包括伺服器程式員，伺服器程式員），外加運維。而遊戲的大部分邏輯實作與邏輯資料驗證都會放在伺服器端，是以服務端程式需要明确了解策劃的需求，要了解就需要溝通，溝通方式的正确與否，直接關系到功能的實作是否正确，由于遊戲邏輯的複雜性，單純的文檔描述可能不會非常完整，不像其它行業需求文檔就幾百頁，詳細的圖文并茂，制定好之後也很少變化。是以做為一名遊戲程式員，一定要有良好的溝通方式和技巧。

2，架構設計

這個架構設計就像蓋房子打基礎，基礎好，房子就穩固，基礎不好，房子高了就容易倒。架構設計需要結合軟體工程學來搞，它需要對伺服器的整個流程有足夠的了解，對需求的變化有足夠的認識。架構的設計一般有幾個特性。

首先是易用性，架構一旦完成，在開發的時候就要友善使用，比如網絡通信架構，設計好之後，其他開發者就不需要關心用戶端的資料是怎麼被傳輸到伺服器端的，這個時候對于伺服器開發者來說，隻需要實作一些簡單的接口，就可以直接對用戶端發送來的請求進行處理操作。再比如說伺服器端資料的存儲與更新，開發者隻需要寫少量SQL語句或基本不用寫，都由架構的底層代碼完成，開發者隻需要調用封裝好的API，就可以把資料存入資料庫而不用關心資料的最終流向，隻需要關心實作邏輯就可以了。

第二，可擴充性，可擴充性包括兩個方面，一是代碼的可擴充性，比如說遊戲中的任務處理吧，一個遊戲中任務可能有幾十種，而且還可能不定時的增加，為了判斷不同的任務類型該執行什麼操作，最簡單也是最差的寫法是if else,想象一下，一個方法裡面，有幾十個if else，這簡單是bug的理想誕生地呀。一種可行的做法是使用責任鍊模式（具體的請參考設計模式的實作），這樣每種任務都有一個單獨的類去處理它，而不會影響其它的類，符合開閉原則，互相關聯少，越少越不容易出bug。二是部署的可擴充性，比如，如果線上人數突然增加或預期可能要增加，一台實體機器可能處理不過來這麼多的請求，那怎麼辦？那就需要支援在不影響其它伺服器運作的情況下，可以動态的添加機器。而當壓力降低之後，又可以移除某些機器，合理利用資源。

第三，高吞吐量，這個是指能盡量最大化的利用計算機固定的資源，去處理更多的請求，更快速的響應用戶端。這就需要在伺服器架構設計的時候考慮異步處理，減少IO等待時間（比如請求redis，存儲資料庫，和其它伺服器通信）以及資料緩存。說到異步，一定會涉及到多線程，并發等相關的技術，是以架構設計的時候需要對這部分知識有足夠的了解。

第四，要考慮是否所有的功能子產品都放在同一個程序中。也就是需不需要分布式開發，哪些功能需要單獨拿出來。對于手機遊戲來說，一般要求同時線上量比較小，功能比較單一，所有功能都在一個程序中，人數大量同時線上時，可以多部署幾組程序。而對于大型網頁遊戲或用戶端遊戲來說，特别是有些大區或不分區的情況，單個功能通路量大，伺服器就要考慮分布式部署開發了。

架構設計一般需要有經驗的開發者（項目主程）去搭建，新手可以做為了解，在接觸到項目之後，可以按這個思路去了解項目的架構是怎麼樣構成的，如果讓自己來做，能否模仿出來，有時間可以自己嘗試去獨立設計架構，鍛煉自己的能力，為将來自己帶項目做主程做好充值準備，機會都是留給有準備之人的。

3，邏輯開發

架構搭建完成之後，緊接着就是遊戲伺服器的邏輯開發，這時才開始真正去實作遊戲需要的内容，比如注冊，登陸，任務，活動，背包，組隊戰鬥等。由于遊戲邏輯可能需要的判斷條件多，組合變化多，是以在遊戲邏輯開發過程中，你會慢慢發現面向對象的重要性。邏輯開發是一個任重而道遠的過程，同一個問題，可能有很多種實作方式，不同的實作方式對效率和吞吐量有很大的影響，是以就需要對需求功能的了解要深入，不同功能之間的關聯要明确。對常用的設計模式要知道如何使用。比如像上面說的替換數量比較多的if else的方式。邏輯開發需要謹慎細心，而且一定要自己測試才可以，不然bug在不知不覺中就産生了。

4，系統周邊開發

一個遊戲成功的營運，需要很多服務去支援它，比如sdk接入，充值接入，日志統計，遊戲運作管理系統（一般叫背景管理系統，是内部人員為了管理遊戲的而開發的系統）。比如修改某個使用者的等級，封号等。管理系統一般會用web開發，與遊戲伺服器通信。

二，遊戲類型與技術選擇

遊戲伺服器開發使用的技術取決于遊戲的類型，不同的遊戲類型，需要的遊戲環境不一樣，所使用的技術也不一樣。但是在本質上都是一樣的，都是面對資料，處理資料，不同的是面對的數量大小而已。

1，PC類端遊

這類遊戲線上人數龐大，遊戲中要處理的資料也非常龐大。是以對伺服器性能要求非常高，一般都是采用C++做為開發語言，C++可以直接操作記憶體資料，與作業系統直接互動，減少資料之間的複制，它運作效率高，處理速度快，是這類遊戲開發的首選開發語言。伺服器端采用分布式架構，把不同的子產品分散在多台實體機上處理。需要學習的大緻有C++程式設計，Linux網絡程式設計、TCP/IP通訊協定、多線程程式設計再加資料庫。它一般開發周期比較長，一個遊戲的上線基本上需要三到五年。

2，網頁遊戲

這類遊戲相對于端遊來說，開發周期短，因為是網頁遊戲，遊戲的界面展示依賴于網絡傳輸，所在在畫面和特效上會次于用戶端遊戲很多。遊戲的特點主要集中在遊戲的玩法上。但是對于伺服器端來說，和端遊類是差不多是一樣的，有些公司之前是做端遊的，他們就直接把端遊的伺服器架構拿來就可以使用，以完成快速開發。

3，手機遊戲

手機類遊戲目前是最火最熱門的遊戲，因為他的使用者量大，使用者占有時間長。但是手機遊戲大多數是一般小遊戲，功能簡單，玩法單一，一般都是休閑娛樂的。現在也有一些稍微大型的MORPG遊戲。是以手機遊戲開發周期更短，上線更快。

目前，遊戲市場競争激烈，目前伺服器主流的開發語言是C++和Java，但是C++學習難度大，開發速度慢。為了滿足遊戲伺服器快速開發，快速上線，是以一般來說我們都是使用Java語言來開發伺服器。近年來，随着遊戲市場的發展，遊戲伺服器開發技術因Java而生成了一套體系。可以供開發者選擇。

三，使用Java開發伺服器需要學習什麼

Java語言，由于學習成本低，開發速度快，穩定性高，開源架構多，目前已成為網頁遊戲和手機遊戲伺服器開發的主要語言。咱們從系統的開發流程簡單梳理一下伺服器開發需要用到的技術。

1，網絡通信

這個是首要實作的，如果沒有網絡通信，就沒有伺服器存在的必要了。網絡通信就需要建立網絡連接配接。目前網絡通信有兩種方式，一種是短連接配接，比如http,一種是長連接配接，比如socket，當然http也是基于socket的，socket是通信的基礎。是以要對tcp/ip通信的知識有所了解，明白通信的原理。基于這兩種網絡通信，遊戲伺服器也分為兩種，弱聯網和強聯網。弱聯網的遊戲一般是指一些小型的遊戲，比如開心消消樂，連連看，以及一些卡牌養成類遊戲，這類遊戲一般幾秒鐘或幾分鐘再會與伺服器同步一次資料，一般會使用短連接配接。而像一些arpg遊戲，實時戰鬥類遊戲，以及帶同屏顯示玩家的遊戲，這類遊戲與伺服器互動資訊頻繁，一秒鐘可能幾十次，會采用長連接配接，避免每次連接配接重建立立消耗系統資源，提高通信效率。

為了網絡通信的效率，伺服器要使用NIO（非阻塞網絡通信）通信。它能支援大并發連接配接。Java NIO是多路複用IO，在多路複用IO模型中，會有一個線程不斷去輪詢多個socket的狀态，隻有當socket真正有讀寫事件時，才真正調用實際的IO讀寫操作。因為在多路複用IO模型中，隻需要使用一個線程就可以管理多個socket，系統不需要建立新的程序或者線程，也不必維護這些線程和程序，并且隻有在真正有socket讀寫事件進行時，才會使用IO資源，是以它大大減少了資源占用。目前基于此技術有很多開源架構，目前最熱門的NIO異步網絡通信架構是Netty，它目前已被應用到種大型的開源軟體之後，比如RPC調用，阿裡雲的消 息隊列元件RocketMQ，Spring cloud的網關元件也是用Netty實作的。為了便于新手學習，可以參考這個單服遊戲伺服器框:https://gitee.com/wgslucky/xinyue-alone-game-server  ,此開源架構實作了遊戲伺服器開發中常見的基本功能，比如網絡通信，消息序列化與反序列化，邏輯處理，多線程封裝，消息廣播，消息加密解密，消息壓縮與解壓，連接配接管理，斷包與粘包處理等。

是以在網絡通信這一塊，如果是弱聯網遊戲，可以使用web那一套來開發遊戲伺服器，需要學習的技術一般有http原理，Json格式協定，servlet，Tomcat（也可以是其它web容器）,spring等。如果是強聯網遊戲，要學習的技術有Netty或Mina可以選擇一種，多線程以及線程池的應用。這是網絡通信所必須掌握的。隻要能把用戶端發送的資訊接收到，并解析成代碼使用的明文，就是成功了一半了，剩下的事就是把代碼封裝好，友善邏輯開發調用！

通信這塊還要考慮消息的并發，長連接配接情況下，怎麼處理斷包，粘包問題，每個使用者的消息處理的是不是有序的，如果有序會不會阻塞消息，如果無序會不會造成處理混亂，比如後到的消息先處理了，這些問題都要處理好，目前一般是保證同一個使用者的消息要有序處理！

2，資料存儲

網絡通信調試好之後，不要急着做邏輯開發，還需要把資料如何存儲理清楚！因為伺服器端操作的全是資料，如果處理的不好，容易出bug，丢資料，這對遊戲玩家來說是緻命的，不可接受的！資料存儲要考慮，

一，資料如何存到資料庫，是同步存儲，還是異步存儲！同步存儲即将數操作完之後立刻寫入資料庫，異步操作即資料操作完之後先存儲到記憶體緩存，然後由另外的線程或程序再同步到資料庫！遊戲中一般都是采用的異步存儲方式，因為遊戲并發量大，必須低延時，快速響應用戶端！如果直接操作資料庫太慢，會造成消息阻塞！記憶體緩存可先擇的架構有redis，memcache，具體怎麼同步到資料庫，需要自己去設計了！

二，資料接口如何設計，能不能用工作生成這些資料操作的代碼，能不能不用寫SQL語句，需是封裝在底層，或由工具生成。程式設計是門藝術，在這就展現出來了，當然是仁者見仁，智者見智了！

三，大并發情況下資料的一緻性，像這類可能多線程操作的資料，一般是放在記憶體中，由鎖來控制并發！是以對鎖的使用要熟悉，不要出現死鎖，或鎖粒度過大，造成線程的長時間等待的情況！四，當資料量太大，一個資料庫存儲不了，資料該怎麼分庫分表！一種是水準劃分，一種是垂直劃分！具體的劃分方式其它資料已有詳細介紹，請自行查找閱讀！目前有一個開源的分庫架構mycat，是用JAVA寫的，大家可以研究一下！

四，目前常用的資料庫有MySQL和MongoDB，MongoDB的優點是在開發過程中添加或删除字段不用操作資料庫表，它是文檔性資料庫。兩者各有利弊，可以都熟悉一下。

3，邏輯開發

邏輯開發就是實作遊戲策劃想象的各種遊戲功能，比如，登入，物品使用，戰鬥結算等！邏輯開發代碼量巨大，互相之間有很緊密的耦合性，是以每個功能子產品一定要劃分好！最好是接觸下單元測試，寫之前考慮一下是否友善單元測試，這樣設計的代碼會更加清晰，每個方法責任明确，不容易出bug！正是因為邏輯代碼複雜，為了更好的管理代碼，前輩們給我們總結了一些經驗，就是著名的設計模式，是以學習一下設計模式對代碼的管理有很大的好處！

邏輯開發一般遇到的問題有：

3.1，資料同步

一說到資料同步或資源共享的時候，一般都會考慮到鎖的使用。因為一份資源同時隻能被一個線程通路才是安全的。Java的JDK中提供了一些鎖，比如：synchronized，以及java.util.concurrent.lock包中的Lock對象，java.util.concurrent包中還提供了其它的一些原子操作的類，我們知道i++操作不是線程安全的，但是可以使用AtomicInteger中的getAndIncrement();方法代替，還有線程安全的ConcurrentHashMap哈稀Map。以及阻塞隊列LinkedBlockingQueue等。都是邏輯開發中常用的處理資料同步的類。

3.2，設計模式的使用

使用設計模式，可以讓代碼更加清晰，可擴充性更強，維護性更佳，比如，任務系統，任務會有很多種類型，要獲得任務資料時，在一開始寫這個系統的時候，我是這樣寫的if(type == 1)做什麼，else if(type == 2)做什麼，else if(type == 3)......else if(type == 35) else等。如果需要添加新的類型，又要添加else，這些if else都在同一個方法中。最後都不敢動一塊，就怕出bug。其實當一個方法中出現三個以上的if else将來還可能增加時，就應當考慮設計是不是有問題了，後來改成責任鍊模式或狀态模式，就解決了這個問題。還有一個例子是，當一個值變化，要影響多個任務完成狀态時，可以使用觀察者模式或監聽模式或訂閱模式去實作，這樣功能之間完全解耦，出問題的機率會很小很小。

3.3，資料緩存架構的API使用

目前主流使用的資料緩存架構有redis和memcache，雖然在邏輯開發前，主程會對這些進行一些封裝，但是作為使用者還是需要對這些架構的用戶端的使用要有所了解的。這些可以去閱讀相關的文檔。不是太難。

4，程式部署與運作

目前，大多數Java項目都采用maven管理 ，可以使用maven打包開發好的程式，程式一般運作在遠端伺服器上，比如雲伺服器。一般運作Java程式的遠端伺服器都是Linux系統，需要使用Linux指令操作，或寫一些shell腳本去自動化部署管理一些程式。

5，艱苦奮鬥的精神

首先，一定要讓自己對這一行有興趣，明确自己在這一行的技術選擇，人生選擇。很多人都知道，程式員加班是常有的事，堅持的住就做，堅持不了就再換一家公司做。

綜上所述，想做Java遊戲伺服器方面的開發要掌握的技術有以下一些：

1，網絡通信架構，Mina或Netty必須熟悉一種。而且自己必須要親自搭建過，并明白其它原理。

2，通信協定制定和處理斷包粘包，這一般屬于網絡通信架構要解決的問題。

3，資料緩存架構，redis或memcache選擇一個，能熟練使用其用戶端的指令。

4，Java基礎，Java NIO通信原理，Java集合的使用，Java多線程開發，Java鎖的使用，在Java界，以後Spring MVC，Spring Boot，Spring Cloud是必不可少的。

5，了解一些設計模式。最好能把23種設計模式都看一遍，并結合自己的開發經驗，看哪些可以用到設計模式，但也不能死套設計模式，要靈活運用。

6，熟悉使用Mysql資料庫

7，了解資料庫連接配接池的一些架構，比如Mybatis,hibernate

8，對Http協定熟悉，熟悉一種web容器，比如tomcat，了解其配置。

9，對常用的一些Linux指令要熟悉使用。

10，熱愛學習，不斷的充實自己，上面所說的隻是入門技能而已，真正做起來要複雜的多，一定要讓自己喜歡遊戲這個行業，這樣才能有動力做下去，做自己喜歡的工作還是比為了工作要好的！