1. 服务器入口(Server Entrypoint)
我们将使用 Express（一种流行的 Node.js Web 框架）为我们的 Web 服务器提供动力。我们的服务器入口文件 src/server/server.js 负责设置：
server.js, Part 1
const express = require('express'); const webpack = require('webpack'); const webpackDevMiddleware = require('webpack-dev-middleware'); const webpackConfig = require('../../webpack.dev.js'); // Setup an Express server const app = express(); app.use(express.static('public')); if (process.env.NODE_ENV === 'development') { // Setup Webpack for development const compiler = webpack(webpackConfig); app.use(webpackDevMiddleware(compiler)); } else { // Static serve the dist/ folder in production app.use(express.static('dist')); } // Listen on port const port = process.env.PORT || 3000; const server = app.listen(port); console.log(`Server listening on port ${port}`);
还记得本系列第1部分中讨论 Webpack 吗？这是我们使用 Webpack 配置的地方。我们要么
- 使用
webpack-dev-middleware自动重建我们的开发包，或者 - 静态服务
dist/文件夹，Webpack 在生产构建后将在该文件夹中写入我们的文件。
server.js 的另一个主要工作是设置您的 socket.io 服务器，该服务器实际上只是附加到 Express 服务器上：
server.js, Part 2
const socketio = require('socket.io'); const Constants = require('../shared/constants'); // Setup Express // ... const server = app.listen(port); console.log(`Server listening on port ${port}`); // Setup socket.io const io = socketio(server); // Listen for socket.io connections io.on('connection', socket => { console.log('Player connected!', socket.id); socket.on(Constants.MSG_TYPES.JOIN_GAME, joinGame); socket.on(Constants.MSG_TYPES.INPUT, handleInput); socket.on('disconnect', onDisconnect); });
每当成功建立与服务器的 socket.io 连接时，我们都会为新 socket 设置事件处理程序。事件处理程序通过委派给单例 game 对象来处理从客户端收到的消息：
server.js, Part 3
const Game = require('./game'); // ... // Setup the Game const game = new Game(); function joinGame(username) { game.addPlayer(this, username); } function handleInput(dir) { game.handleInput(this, dir); } function onDisconnect() { game.removePlayer(this); }
这是一个 .io 游戏，因此我们只需要一个 Game 实例（“the Game”）- 所有玩家都在同一个竞技场上玩！我们将在下一节中介绍该 Game类的工作方式。
2. 服务端 Game(The Server Game)
Game 类包含最重要的服务器端逻辑。它有两个主要工作：管理玩家和模拟游戏。
让我们从第一个开始：管理玩家。
game.js, Part 1
const Constants = require('../shared/constants'); const Player = require('./player'); class Game { constructor() { this.sockets = {}; this.players = {}; this.bullets = []; this.lastUpdateTime = Date.now(); this.shouldSendUpdate = false; setInterval(this.update.bind(this), 1000 / 60); } addPlayer(socket, username) { this.sockets[socket.id] = socket; // Generate a position to start this player at. const x = Constants.MAP_SIZE * (0.25 + Math.random() * 0.5); const y = Constants.MAP_SIZE * (0.25 + Math.random() * 0.5); this.players[socket.id] = new Player(socket.id, username, x, y); } removePlayer(socket) { delete this.sockets[socket.id]; delete this.players[socket.id]; } handleInput(socket, dir) { if (this.players[socket.id]) { this.players[socket.id].setDirection(dir); } } // ... }
在本游戏中，我们的惯例是通过 socket.io socket 的 id 字段来识别玩家（如果感到困惑，请参考 server.js）。Socket.io 会为我们为每个 socket 分配一个唯一的 id，因此我们不必担心。我将其称为 player ID。
考虑到这一点，让我们来看一下 Game 类中的实例变量：
sockets是将 player ID 映射到与该玩家关联的 socket 的对象。这样一来，我们就可以通过玩家的 ID 持续访问 sockets。players是将 player ID 映射到与该玩家相关联的Player对象的对象。这样我们就可以通过玩家的 ID 快速访问玩家对象。bullets是没有特定顺序的Bullet(子弹) 对象数组。lastUpdateTime是上一次游戏更新发生的时间戳。我们将看到一些使用。shouldSendUpdate是一个辅助变量。我们也会看到一些用法。
addPlayer()，removePlayer() 和 handleInput() 是在 server.js 中使用的非常不言自明的方法。如果需要提醒，请向上滚动查看它！
constructor() 的最后一行启动游戏的更新循环（每秒 60 次更新）：
game.js, Part 2
const Constants = require('../shared/constants'); const applyCollisions = require('./collisions'); class Game { // ... update() { // Calculate time elapsed const now = Date.now(); const dt = (now - this.lastUpdateTime) / 1000; this.lastUpdateTime = now; // Update each bullet const bulletsToRemove = []; this.bullets.forEach(bullet => { if (bullet.update(dt)) { // Destroy this bullet bulletsToRemove.push(bullet); } }); this.bullets = this.bullets.filter( bullet => !bulletsToRemove.includes(bullet), ); // Update each player Object.keys(this.sockets).forEach(playerID => { const player = this.players[playerID]; const newBullet = player.update(dt); if (newBullet) { this.bullets.push(newBullet); } }); // Apply collisions, give players score for hitting bullets const destroyedBullets = applyCollisions( Object.values(this.players), this.bullets, ); destroyedBullets.forEach(b => { if (this.players[b.parentID]) { this.players[b.parentID].onDealtDamage(); } }); this.bullets = this.bullets.filter( bullet => !destroyedBullets.includes(bullet), ); // Check if any players are dead Object.keys(this.sockets).forEach(playerID => { const socket = this.sockets[playerID]; const player = this.players[playerID]; if (player.hp <= 0) { socket.emit(Constants.MSG_TYPES.GAME_OVER); this.removePlayer(socket); } }); // Send a game update to each player every other time if (this.shouldSendUpdate) { const leaderboard = this.getLeaderboard(); Object.keys(this.sockets).forEach(playerID => { const socket = this.sockets[playerID]; const player = this.players[playerID]; socket.emit( Constants.MSG_TYPES.GAME_UPDATE, this.createUpdate(player, leaderboard), ); }); this.shouldSendUpdate = false; } else { this.shouldSendUpdate = true; } } // ... }
update() 方法包含了最重要的服务器端逻辑。让我们按顺序来看看它的作用：
- 计算自上次
update()以来dt过去了多少时间。 - 如果需要的话，更新每颗子弹并销毁它。稍后我们将看到这个实现 — 现在，我们只需要知道如果子弹应该被销毁（因为它是越界的），那么
bullet.update()将返回true。 - 更新每个玩家并根据需要创建子弹。稍后我们还将看到该实现 -
player.update()可能返回Bullet对象。 - 使用
applyCollisions()检查子弹与玩家之间的碰撞，该函数返回击中玩家的子弹数组。对于返回的每个子弹，我们都会增加发射它的玩家的得分（通过player.onDealtDamage()），然后从我们的bullets数组中删除子弹。 - 通知并删除任何死玩家。
- 每隔一次调用
update()就向所有玩家发送一次游戏更新。前面提到的shouldSendUpdate辅助变量可以帮助我们跟踪它。由于update()每秒钟被调用60次，我们每秒钟发送30次游戏更新。因此，我们的服务器的 tick rate 是 30 ticks/秒(我们在第1部分中讨论了 tick rate)。
为什么只每隔一段时间发送一次游戏更新？ 节省带宽。每秒30个游戏更新足够了！
那么为什么不只是每秒30次调用 update() 呢？ 以提高游戏模拟的质量。调用 update() 的次数越多，游戏模拟的精度就越高。不过，我们不想对 update() 调用太过疯狂，因为那在计算上会非常昂贵 - 每秒60个是很好的。
我们的 Game 类的其余部分由 update() 中使用的辅助方法组成：
game.js, Part 3
class Game { // ... getLeaderboard() { return Object.values(this.players) .sort((p1, p2) => p2.score - p1.score) .slice(0, 5) .map(p => ({ username: p.username, score: Math.round(p.score) })); } createUpdate(player, leaderboard) { const nearbyPlayers = Object.values(this.players).filter( p => p !== player && p.distanceTo(player) <= Constants.MAP_SIZE / 2, ); const nearbyBullets = this.bullets.filter( b => b.distanceTo(player) <= Constants.MAP_SIZE / 2, ); return { t: Date.now(), me: player.serializeForUpdate(), others: nearbyPlayers.map(p => p.serializeForUpdate()), bullets: nearbyBullets.map(b => b.serializeForUpdate()), leaderboard, }; } }
getLeaderboard() 非常简单 - 它按得分对玩家进行排序，排在前5名，并返回每个用户名和得分。
在 update() 中使用 createUpdate() 创建游戏更新以发送给玩家。它主要通过调用为 Player 和 Bullet 类实现的serializeForUpdate() 方法进行操作。还要注意，它仅向任何给定玩家发送有关附近玩家和子弹的数据 - 无需包含有关远离玩家的游戏对象的信息！
3. 服务端游戏对象(Server Game Objects)
在我们的游戏中，Players 和 Bullets 实际上非常相似：都是短暂的，圆形的，移动的游戏对象。为了在实现 Players 和 Bullets 时利用这种相似性，我们将从 Object 的基类开始：
object.js
class Object { constructor(id, x, y, dir, speed) { this.id = id; this.x = x; this.y = y; this.direction = dir; this.speed = speed; } update(dt) { this.x += dt * this.speed * Math.sin(this.direction); this.y -= dt * this.speed * Math.cos(this.direction); } distanceTo(object) { const dx = this.x - object.x; const dy = this.y - object.y; return Math.sqrt(dx * dx + dy * dy); } setDirection(dir) { this.direction = dir; } serializeForUpdate() { return { id: this.id, x: this.x, y: this.y, }; } }
这里没有什么特别的。这为我们提供了一个可以扩展的良好起点。让我们看看 Bullet 类是如何使用 Object 的：
bullet.js
const shortid = require('shortid'); const ObjectClass = require('./object'); const Constants = require('../shared/constants'); class Bullet extends ObjectClass { constructor(parentID, x, y, dir) { super(shortid(), x, y, dir, Constants.BULLET_SPEED); this.parentID = parentID; } // Returns true if the bullet should be destroyed update(dt) { super.update(dt); return this.x < 0 || this.x > Constants.MAP_SIZE || this.y < 0 || this.y > Constants.MAP_SIZE; } }
Bullet 的实现太短了!我们添加到 Object 的唯一扩展是：
- 使用
shortid包随机生成子弹的id。 - 添加
parentID字段，这样我们就可以追踪哪个玩家创建了这个子弹。 - 如果子弹超出范围，在
update()中添加一个返回值，值为true(还记得在前一节中讨论过这个问题吗?)
前进到 Player：
player.js
const ObjectClass = require('./object'); const Bullet = require('./bullet'); const Constants = require('../shared/constants'); class Player extends ObjectClass { constructor(id, username, x, y) { super(id, x, y, Math.random() * 2 * Math.PI, Constants.PLAYER_SPEED); this.username = username; this.hp = Constants.PLAYER_MAX_HP; this.fireCooldown = 0; this.score = 0; } // Returns a newly created bullet, or null. update(dt) { super.update(dt); // Update score this.score += dt * Constants.SCORE_PER_SECOND; // Make sure the player stays in bounds this.x = Math.max(0, Math.min(Constants.MAP_SIZE, this.x)); this.y = Math.max(0, Math.min(Constants.MAP_SIZE, this.y)); // Fire a bullet, if needed this.fireCooldown -= dt; if (this.fireCooldown <= 0) { this.fireCooldown += Constants.PLAYER_FIRE_COOLDOWN; return new Bullet(this.id, this.x, this.y, this.direction); } return null; } takeBulletDamage() { this.hp -= Constants.BULLET_DAMAGE; } onDealtDamage() { this.score += Constants.SCORE_BULLET_HIT; } serializeForUpdate() { return { ...(super.serializeForUpdate()), direction: this.direction, hp: this.hp, }; } }
玩家比子弹更复杂，所以这个类需要存储两个额外的字段。它的 update() 方法做了一些额外的事情，特别是在没有剩余 fireCooldown 时返回一个新发射的子弹（记得在前一节中讨论过这个吗?）它还扩展了 serializeForUpdate() 方法，因为我们需要在游戏更新中为玩家包含额外的字段。
拥有基 Object 类是防止代码重复的关键。例如，如果没有 Object 类，每个游戏对象都将拥有完全相同的 distanceTo() 实现，而在不同文件中保持所有复制粘贴实现的同步将是一场噩梦。随着扩展 Object 的类数量的增加，这对于较大的项目尤其重要。
4. 碰撞检测(Collision Detection)
剩下要做的就是检测子弹何时击中玩家！从 Game 类的 update() 方法中调用以下代码：
game.js
const applyCollisions = require('./collisions'); class Game { // ... update() { // ... // Apply collisions, give players score for hitting bullets const destroyedBullets = applyCollisions( Object.values(this.players), this.bullets, ); destroyedBullets.forEach(b => { if (this.players[b.parentID]) { this.players[b.parentID].onDealtDamage(); } }); this.bullets = this.bullets.filter( bullet => !destroyedBullets.includes(bullet), ); // ... } }
我们需要实现一个 applyCollisions() 方法，该方法返回击中玩家的所有子弹。幸运的是，这并不难，因为
- 我们所有可碰撞的对象都是圆形，这是实现碰撞检测的最简单形状。
- 我们已经在上一节的
Object类中实现了distanceTo()方法。
这是我们的碰撞检测实现的样子：
collisions.js
const Constants = require('../shared/constants'); // Returns an array of bullets to be destroyed. function applyCollisions(players, bullets) { const destroyedBullets = []; for (let i = 0; i < bullets.length; i++) { // Look for a player (who didn't create the bullet) to collide each bullet with. // As soon as we find one, break out of the loop to prevent double counting a bullet. for (let j = 0; j < players.length; j++) { const bullet = bullets[i]; const player = players[j]; if ( bullet.parentID !== player.id && player.distanceTo(bullet) <= Constants.PLAYER_RADIUS + Constants.BULLET_RADIUS ) { destroyedBullets.push(bullet); player.takeBulletDamage(); break; } } } return destroyedBullets; }
这种简单的碰撞检测背后的数学原理是，两个圆仅在其中心之间的距离≤半径总和时才“碰撞”。在这种情况下，两个圆心之间的距离恰好是其半径的总和：
在这里，我们还需要注意其他几件事：
- 确保子弹不能击中创建它的玩家。我们通过对照
player.id检查bullet.parentID来实现。 - 当子弹与多个玩家同时碰撞时，确保子弹在边缘情况下仅“命中”一次。我们使用
break语句来解决这个问题：一旦找到与子弹相撞的玩家，我们将停止寻找并继续寻找下一个子弹。
