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组件网络编程概述

Flexi引擎提供了基于组件对象的网络编程框架，可以简化多人游戏编程的复杂度，使用一份代码就可以编译出客户端和服务器。本文档对多人游戏编程中用到的概念进行概述说明。

客户端-服务器网络模型​

Flexi引擎使用客户端-服务器模型来实现网络游戏的开发。

客户端-服务器模型简称为C/S模式。C/S模式是一种网络架构，而不是指具体的计算机设备，它把客户端（Client）与服务器（Server）区分开来。对于网络游戏来说，每个游戏客户端都可以向位于网络上的游戏服务器发送请求，服务器收到请求后，执行某项功能或其他任务，游戏客户端和服务端通过网络来共享游戏世界内的状态信息。 ​游戏服务器在网络游戏中具有权威性，它保持了一个最正确且真实的游戏状态。服务器是多人游戏实际发生的地方。客户端会远程控制服务器上的角色，通过网络请求使其执行游戏操作。服务器会将游戏状态信息同步到各个客户端，通知对应GameObject，GameObject行为，以及不同变量应拥有的值。使用这些信息使客户端能模拟游戏正在发生的情况。

注意：网络游戏中，客户端和服务器通过网络设备连接起来，形成互相交互的系统。服务器处理游戏逻辑，客户端渲染画面显示给玩家。

client-server

网络编程基础概念​

下面将详细介绍Flexi引擎内驱动网络Gameplay的概念，为理解多人游戏开发和构建游戏提供帮助。

网络模式和服务器类型​

Flexi引擎有多种网络模式和服务器类型，适用多种情况下的网络游戏开发和运行。

网络模式说明
客户端（Client）作为游戏客户端运行，不会运行服务端游戏逻辑。
监听服务器（Listen Server）作为网络多人游戏的服务器运行。其接受远程客户端连接，且直接在服务器上拥有本地玩家。此模式通常用于临时合作和竞技多人游戏。
专属服务器（Member Server）作为网络多人游戏的服务器运行。其接受远程客户端连接，但无本地玩家，它废弃了图形、音效、输入和其他面向玩家的功能。此模式通常用于需要更持久、安全和大型多人在线游戏。
带转发服务的专属服务器（Entry Server-Member Server）包含专属服务器功能，另外还携带转发服务器，为大型多人在线游戏提供安全的接入方案。
单机独立端（Standalone）单机模式运行，可以认为它既运行服务器逻辑又运行客户端逻辑。不接受远程客户端的连接。

GameObject网络同步​

GameObject网络同步（Network Synchronization）是指在不同机器间GameObject状态信息的复制处理。多数GameObject默认不会启用复制，且将本地执行所有功能。调用GameObject类的 SetAddNetScene 函数，可启用GameObject网络同步。

同步功能说明
创建和销毁服务端创建带有网络同步的GameObject时，会在所有连接客户端上自动生成相同的GameObject网络代理。游戏运行中，还会将信息同步到这些远程代理。若销毁服务器上的GameObject，则将自动销毁所有连接客户端上的网络代理。
移动同步若GameObject启用了移动同步，或在C++中调用 SetNetMovement 函数，将自动同步位置、旋转和速度。
属性同步带有NetProperty标记的属性变量的值变更时，其将自动从对应GameObject同步这些值到网络代理。
远程过程调用RPC是传输到网络游戏中特定机器的特殊函数。无论初始调用RPC的是哪台机器，其实现仅在目标机器上运行。此类RPC可指定为服务器（仅在服务器上运行）、客户端（仅在GameObject拥有的客户端上运行），或在连接会话的所有机器上运行。

注意：角色的部分常用功能通常不会被网络同步。

  • 骨架网格体和静态网格体组件
  • 材质
  • 动画树
  • 粒子系统
  • 音效
  • 物理对象

此类项目均在所有客户端上单独运行。但是，若同步此类视觉元素的变量，则可确保所有客户端都具有相同信息，从而以大致相同的方式进行模拟网络角色和控制类型。

属性变量网络同步​

在C++中使用对应 FX_PROPERTY 宏内的 NetProperty 说明符，将它们指定为网络同步。GameObject上变量的值变更时，其信息将自动从服务端GameObject发送到客户端网络代理。

网络同步回调函数​

在C++中使用变量的 FX_PROPERTY 宏的 NetPropertyNotify 说明符可指定同步回调函数。指定在GameObject接收属性变量的网络同步变化时要调用的函数。NetPropertyNotify 在变量更新时本地触发。使用 NetPropertyNotify 来实现变量更新时的回调，相较于使用RPCs来实现，可减少网络开销。因为属性同步是一个固定开销，使用 NetPropertyNotify 不会增加任何额外的网络开销。

网络同步代码说明​

多人游戏demo使用属性变量的网络同步来处理玩家生命值。

class LFPSDemoPawn : public LRole
{
    DECLARE_LCLASS(LFPSDemoPawn, LRole, COMPILED_IN_FLAGS(0))

public:
    LFPSDemoPawn();
    virtual ~LFPSDemoPawn();    
    
    // 当前生命值
    FX_PROPERTY(Type = float, GetFunc = GetHp, SetFunc = SetHp, Name = CurrentHp,
        NetProperty, NetPropertyNotify = OnHpChangedNotify)
    float m_fCurrentHp;
    
}

void LFPSDemoPawn::OnHpChangedNotify()
{
    g_pCore->ExecAsyncProc("share\\ui\\form_state_bar.lua", "refresh_hp",
        CVarList() << m_fCurrentHp << m_fMaxHp);
}

相关性-视野管理​

GameObject之间的相关性决定是否需要网络同步。某个时刻特定客户端中，不会存在所有服务端上的GameObject。服务器视野管理会剔除被认为不相关的GameObject，此操作可节约带宽，提高效率。若GameObject未被玩家拥有，且不在玩家附近，将其被视为不相关，而不会进行网络同步。但是，不相关GameObject会存在于服务器上，且会影响游戏状态，但在玩家靠近前不会向客户端发送信息。可使用 SetServerVisualRange 函数设置GameObject的视野距离，来控制相关性。

注意：是否网络同步和服务器视野距离可通过GameObject属性面板设置。

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网络控制方式​

网络控制方式（NET_CONTROL_TYPE） 将决定网络游戏期间控制GameObject的是服务器还是客户端。NET_CONTROL_TYPE::SERVER_CONTROLLED 被认为是服务器控制GameObject，并可将其信息复制到其他客户端机器上。其由LocalControlType变量进行追踪，可取以下值：

网络控制方式说明
无（NONE）GameObject在网络游戏中无角色，不会复制。
服务器控制（SERVER_CONTROLLED）GameObject为服务器控制，会将其信息复制到其他机器上的网络代理。
非玩家控制（CLIENT_NON_PLAYER_CONTROLLED）GameObject为网络代理，由服务器上的GameObject完全控制。网络游戏中的交互对象等多数GameObject将在客户端上显示为非玩家控制。
玩家控制（CLIENT_PLAYER_CONTROLLED）GameObject为网络代理，能够本地执行部分功能，但会接收服务端的矫正。它通常为玩家直接控制的GameObject所保留，如Pawn。

远程过程调用​

远程过程调用（Remote Procedure Call），简称RPC，类似于网络消息处理过程。在基于网络对象和对象反射的基础上，我们可以对GameObject和Component对象发送网络消息并可以在另一端处理它。在游戏逻辑的具体调用上，会根据RPC类型，在网络连接的特定端上发生。三种RPC类型如下所示。

RPC类型说明
Server客户端向服务端发RPC请求。使用函数LScene::ServerRemoteFunction。
Client服务端向客户端发RPC请求。使用函数LScene::ClientRemoteFunction。若GameObject无拥有连接，将不会执行此逻辑。
Client-Broadcast服务端向客户端发RPC广播请求。向GameObject所有连接的客户端发RPC请求。使用函数LScene::ClientRemoteFunction。

C++代码示例​

  1. 使用FX_METHOD说明符，将函数指定为实体方法；

  2. 使用LScene::ServerRemoteFunction向服务器发起RPC，它会在服务器的GameObject上调用指定实体方法；

  3. 使用LScene::ClientRemoteFunction向客户端发起RPC，它会在客户端的GameObject上调用指定实体方法。

// LMyGameObject
class LMyGameObject : public LGameObject
{
public:
    void CallServerFunction();
    void CallClientFunction();
    FX_METHOD()
    void MyFunction_Server(int n);
    FX_METHOD()
    void MyFunction_Client(int n);
}

void LMyGameObject::CallServerFunction()
{
    auto* pScene = GetScene();
    CVarList var;
    var.AddInt(10);
    pScene->ServerRemoteFunction(this, "MyFunction_Server", var);
}

void LMyGameObject::CallClientFunction()
{
    auto* pScene = GetScene();
    CVarList var;
    var.AddInt(10);
    pScene->ClientRemoteFunction(this, "MyFunction_Client", var);
}

void LMyGameObject::MyFunction_Server(int n)
{
    // 服务器玩法逻辑
}

void LMyGameObject::MyFunction_Client(int n)
{
    // 客户端玩法逻辑
}