作者:腾讯游戏学院专家 Tao
众所周知现在各种游戏终端的发展十分迅猛。其中一个共同的特征是"多核化",由此带来了游戏开发的"多线程化",但大量的切入点主要集中在引擎层、WorkerThread 层。那游戏逻辑层呢?这里笔者想通过一个 demo 来说说游戏逻辑的多线程化,然后在推销一下它下面的地基 GLogic。
这里我们先定一个小目标:
“一套代码,支持各种线程模式,开发还很简单”
然后我们来看看 demo:
GLogicPublicDemo 源代码
去下载请用 Unity2018.2.0f1 打开这个工程。实际上真正有意义的代码并不挑 Unity 版本,只是笔者拖了个 UI,所以有兼容性问题。
命名规范:
- L 代表 Logic
- M 代表 Main
- N 代表 Net
线程模式里的 LMN、LM_N、L_M_N 的含义:
- LMN:LogicMainNet 都在一个线程里;
- LM_N:LogicMain 在一个线程里,Net 在单独的线程里
- L_M_N:Logic Main Net 各自在自己单独的线程里
Demo1
打开 Demo1;
选中 Entrance
节点;
在 inspector 上选择线程模式;
点击播放按钮;
在 Console 窗口下观察不同;
1. L_M_N 模式下你应该看到这样的输出:
2. LM_N 和 LMN 模式下你应该看到这样的输出:
然后,然后这个无聊的 demo 就完了。那这个无聊的 demo 到底做了啥?
这个无聊的 demo 通过两个类的协同工作来累加一个值,一个是 MNumAccSys
,另一个是 LNumAccSys
,他们的前缀 L 或者 M 代表了我们对它的抽象,L 代表了逻辑线程,M 代表了主线程。敏感的同学应该可以意识到笔者这里想扯的是表现与逻辑分离,但我们这里还不想展开说。
回来观察 Log 都打些什么:
- 可以看到在 L_M_N 模式下,
MFrame
(主线程帧号)第一帧的时候把数值从0
加到了1
,然后由LFrame
(逻辑线程帧号)在 146 帧的时候把这个值从1
加到了2
。继续看下去的话会发现这两个帧号就如同你和你的前男/女友一样-没有半毛钱关系; - 接着我们看 LM_N 和 LMN 模式,会发现这两个帧号变得如胶似漆-你现男/女友的感觉;
接着你可以继续跑下去或者编个手机包测试一段时间,观察有没有多线程崩溃或错误。如果没有,那欢迎感兴趣者继续阅读。
我们意识到这个 demo 有这样一个特点:在不同线程模式中维持了相同的时序,所以无论哪个线程跑得快慢、多少,运行结果相同。这里大家敏感的话可以意识到笔者想扯帧同步,没错,但是我们这里也不想马上展开说。
那我们这个累加逻辑是怎么实现的呢?
可见我们实际上是在利用消息机制,在多线程的时候是线程间异步通讯,在单线程的时候是线程内异步通讯,所以我们的时序可以保证。
同时提一下,整个逻辑的起始,放在了 EntranceForDemo1 中:
恭喜你现在你做了个任意线程模式下都能跑的游戏
Demo2
如果我们改下代码,让计数只在 L 层的 LNumAccSys
计算,而在 M 层为一个 UI.Text
控件赋值呢(DisplayUIForDemo2)?那恭喜你,你已经做到了任意线程模式下的逻辑和表现分离,懒得自己写的同学请运行 Demo2。如果出现 Unity 版本导致的 UI 不兼容,就请你自己怎么搞下,笔者就不管了。
Prefab 长这样:
入口在这:
实际逻辑在这:
Demo3
那如果我们再改下呢?我们加入一个 NFakeServerMgr
,用于提供每秒一次的逻辑帧驱动。那么一旦这个 NFakeServerMgr
变成真 Server,频率变成 66
毫秒一次,那我们就变成了一个任意线程模式、表现逻辑分离的帧同步游戏了。仍然懒得自己写的同学就请运行 Demo3。
模拟帧同步服务器:
示例帧同步客户端:
Demo4
那如果我们再继续猛烈的改一下呢?数据分离,加入实体,XXXSys……呢?恭喜你,你已经有了一个任意线程模式、表现逻辑分离、ECS 的帧同步游戏了…。懒得写的同学也自己去写,这么多代码已经超过了 Demo 的容量。
本文 Demo 中没说的东西:
你可能注意到了 FakeObjPoolMgr
是假的
这里只描述一下该写什么东西:你需要有一个多线程自释放对象池
- 其实
LogUtil
也值得你看下 - 其实笔者本身在这个 GLogic 上做的东西远不止文中所提及的内容,大家请发挥想象力
你说了这么多,这 GLogic 到底是啥
限于篇幅我们这里简单说说里面最基本的一些概念,其它更深层的用法请大家自己阅读代码吧,别担心,里面有充足的注释。
基本上 GLogic 作为一个逻辑框架,提供了两个东西:
- 时序控制
- 消息机制
它通过实现一个叫做"逻辑树"的概念来达成以上两点。
1. 逻辑树
- a) 逻辑树由逻辑节点互相挂接组成,逻辑节点是一个实现了
IGLogicNode
接口的类;逻辑树的挂接形态是时序的基础; - b)
IGEvent
和IGEventListener
分别作为消息和消息监听器的接口,提供了在逻辑树中监听消息的能力; - c) 逻辑树的根节点一般称为
LogicCore
,本身仍然是一个逻辑节点,但额外担负了循环入口的重担; - d) 逻辑树之间的相互挂接实现了上面各 Demo 中的任意线程模式切换
2. 时序控制
树状结构,深度优先遍历
图中弧线表示默认执行顺序,
本执行顺序可通过“节点优先级”进行深度定制
3. 消息机制
a) 层级消息广播
可见在不同层级上抛出的消息,它的辐射面是不同的
本顺序可以通过“消息优先级”进行深度定制
b) 消息监听
根据我们的广播原理,各 Sys 都将监听到 Event1
和 Event2
但 Event1
的广播量明显有浪费
c) 同步及异步消息
各 Sys 会立即收到 Event1
,而 Event2
则会在下一帧收到
d) 线程安全
Bridge
是一个线程安全节点,这样另一个线程就能安全的在它上面抛出 Event1
各 Sys 将在 ThreadA
的时序内收到 Event1
,无需担心线程安全问题
4. 其它
a) 消息拦截,在 HandleEvent
中返回 true
来阻止消息继续广播。这个特性在异步 Job 分配、负载控制、loading 拦截输入等场景尤其便利。
b) 节点优先级、消息监听优先级,决定了节点的执行顺序及收到消息的顺序,这个机制在动态启动高优先级逻辑、数据池优先于所有逻辑感知数据变化等场景尤其便利。
c) C++ 版本?GLogic 有适用于 Unreal4的 C++版本,逻辑思想类似,大家可以自行改造。
综述
说这么多,笔者无非想表达一个意思:希望 GLogic 能帮助你在当下多核设备环境中搭建高性能、高灵活度的游戏框架。
使用代码的话请保留作者声明。
多少年了突然看到这个,demo 到 github 拿吧 https://github.com/darktemplar216/GLogicPublicDemo