From 39032cbf252b9fd583f86f9772b006bb57564418 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: wxy Date: Wed, 21 Sep 2016 07:23:52 +0800 Subject: [PATCH] PUB:20160606 Writing online multiplayer game with python and asyncio - part 3 MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit @chunyang-wen 这个系列搞定了！ --- ...r game with python and asyncio - part 3.md | 134 +++++++++++++++++ ...r game with python and asyncio - part 3.md | 137 ------------------ 2 files changed, 134 insertions(+), 137 deletions(-) create mode 100644 published/20160606 Writing online multiplayer game with python and asyncio - part 3.md delete mode 100644 translated/tech/20160606 Writing online multiplayer game with python and asyncio - part 3.md diff --git a/published/20160606 Writing online multiplayer game with python and asyncio - part 3.md b/published/20160606 Writing online multiplayer game with python and asyncio - part 3.md new file mode 100644 index 0000000000..297e0a34b2 --- /dev/null +++ b/published/20160606 Writing online multiplayer game with python and asyncio - part 3.md @@ -0,0 +1,134 @@ +使用 Python 和 Asyncio 来编写在线多人游戏（三） +================================================================= + +![](https://7webpages.com/media/cache/17/81/178135a6db5074c72a1394d31774c658.gif) + +> 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 Python 程序。上一篇文章聚焦于[编写游戏循环][2]上，而本系列第 1 部分则涵盖了如何[异步化][3]。 + +- 代码戳[这里][4] + +### 4、制作一个完整的游戏 + +![](https://7webpages.com/static/img/14chs7.gif) + +#### 4.1 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 （） 亲自试玩。源码在 GitHub 的这个[仓库][5]。游戏包括下列文件： + +- [server.py][6] - 处理主游戏循环和连接。 +- [game.py][7] - 主要的 `Game` 类。实现游戏的逻辑和游戏的大部分通信协议。 +- [player.py][8] - `Player` 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。 +- [datatypes.py][9] - 基本数据结构。 +- [settings.py][10] - 游戏设置，在注释中有相关的说明。 +- [index.html][11] - 客户端所有的 html 和 javascript代码都放在一个文件中。 + +#### 4.2 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 FPS（每秒帧数：frames per second），服务端的帧频率称之为 TPS（每秒滴答数：ticks per second）。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 html 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？ + +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 `Game` 对象来代替之前保存了所有已连接 websocket 的全局列表。一个 `Game` 实例包括一个表示连接到此游戏的玩家的 `Player` 对象的列表（在 `self._players` 属性里面），以及他们的个人数据和 websocket 对象。将所有游戏相关的数据存储在一个 `Game` 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 `Game` 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 json 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： + +``` +[command, arg1, arg2, ... argN ] +``` + +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）： + +``` +[[command, arg1, arg2, ... argN ], ... ] +``` + +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。连接开始时是观望者（spectator）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 “game over” （游戏结束），用户此时可以按下 “Join”（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 `Game._field` 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 html 表格的格子。它有一个 `Char` 的类型，是一个 `namedtuple` ，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 `Game.apply_render()` 来实现的。它接受一个 `Draw` 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。 + +> 我们使用 `namedtuple` 不仅因为它表示简单数据结构很方便，也因为用它生成 json 格式的消息时相对于 `dict` 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 bson，而不是 json），以减少网络传输。 + +`Player` 对象包括用 `deque` 对象表示的蛇。这种数据类型和 `list` 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 `Player.render_move()`，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 `Game.next_frame()` 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”，`game_loop()` 都会直接调用它来生成下一帧。 + +如果蛇头前面有障碍物，在 `Game.next_frame()` 中会调用 `Game.game_over()`。它后通知所有的客户端那个蛇死掉了 （会调用 `player.render_game_over()` 方法将其变成石头），然后更新表中的分数排行榜。`Player` 对象的 `alive` 标记被置为 `False`，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 “game over” （游戏结束）。而且，主游戏循环会停止，设置 `game.running` 标记为 `False`。当某个玩家下次按下 “Join” （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 `settings.py` 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 + +从客户端发送消息的列表： + +命令 | 参数 |描述 +:-- |:-- |:-- +new_player | [name] |设置玩家的昵称 +join | |玩家加入游戏 + + +从服务端发送消息的列表： + +命令 | 参数 |描述 +:-- |:-- |:-- +handshake |[id] |给一个玩家指定 ID +world |[[(char, color), ...], ...] |初始化游戏区域（世界地图） +reset_world | |清除实际地图，替换所有字符为空格 +render |[x, y, char, color] |在某个位置显示字符 +p_joined |[id, name, color, score] |新玩家加入游戏 +p_gameover |[id] |某个玩家游戏结束 +p_score |[id, score] |给某个玩家计分 +top_scores |[[name, score, color], ...] |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 +:-- |:-- |:-- |:-- +new_player | | |名字传递给服务端 + |handshake | |指定 ID + |world | |初始化传递的世界地图 + |top_scores | |收到传递的排行榜 +join | | |玩家按下“Join”，游戏循环开始 + | |reset_world |命令客户端清除游戏区域 + | |render, render, ... |第一个游戏“滴答”，渲染第一帧 +(key code) | | |玩家按下一个键 + | |render, render, ... |渲染第二帧 + | |p_score |蛇吃掉了一个数字 + | |render, render, ... |渲染第三帧 + | | |... 重复若干帧 ... + | |p_gameover |试着吃掉障碍物时蛇死掉了 + | |top_scores |更新排行榜（如果需要更新的话） + +### 5. 总结 + +说实话，我十分享受 Python 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 greenthread 的切换。所以现在我可以宣称 Python 是异步编程的好工具。 + +SnakePit 在 7WebPages 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 [Twitter][12] 或者 [Facebook][13] 留下反馈。 + +-------------------------------------------------------------------------------- + +via: https://7webpages.com/blog/writing-online-multiplayer-game-with-python-and-asyncio-part-3/ + +作者：[Kyrylo Subbotin][a] +译者：[chunyang-wen](https://github.com/chunyang-wen) +校对：[wxy](https://github.com/wxy) + +本文由 [LCTT](https://github.com/LCTT/TranslateProject) 原创编译，[Linux中国](https://linux.cn/) 荣誉推出 + +[a]: https://7webpages.com/blog/writing-online-multiplayer-game-with-python-and-asyncio-part-3/ +[1]: http://snakepit-game.com/ +[2]: https://linux.cn/article-7784-1.html +[3]: https://linux.cn/article-7767-1.html +[4]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game +[5]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game +[6]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game/blob/master/server.py +[7]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game/blob/master/game.py +[8]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game/blob/master/player.py +[9]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game/blob/master/datatypes.py +[10]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game/blob/master/settings.py +[11]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game/blob/master/index.html +[12]: https://twitter.com/7WebPages +[13]: https://www.facebook.com/7WebPages/ diff --git a/translated/tech/20160606 Writing online multiplayer game with python and asyncio - part 3.md b/translated/tech/20160606 Writing online multiplayer game with python and asyncio - part 3.md deleted file mode 100644 index 0595ddc020..0000000000 --- a/translated/tech/20160606 Writing online multiplayer game with python and asyncio - part 3.md +++ /dev/null @@ -1,137 +0,0 @@ -使用 Python 和 asyncio 来编写在线多人游戏 - 第3部分 -================================================================= - -![](https://7webpages.com/media/cache/17/81/178135a6db5074c72a1394d31774c658.gif) - -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 Python 程序。前一篇文章聚焦于[编写游戏循环][2]上，而本系列第1部分涵盖了 [异步化][3]。 - -代码戳[这里][4] - -### 4. 制作一个完整的游戏 - -![](https://7webpages.com/static/img/14chs7.gif) - -#### 4.1 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 () 亲自试玩。源码在 Github的这个[仓库][5]。游戏包括下列文件： - -- [server.py][6] - 处理主游戏循环和连接服务器。 -- [game.py][7] - 主要 `Game` 类。实现游戏的逻辑和游戏的大部分通信协议。 -- [player.py][8] - `Player` 类，包括每一个独立玩家的数据和蛇的表示。这个类负责获取玩家的输入以及根据输入相应地移动蛇。 -- [datatypes.py][9] - 基本数据结构。 -- [settings.py][10] - 游戏设置，在注释中有相关的说明。 -- [index.html][11] - 一个文件中包括客户端所有的 html 和 javascript代码。 - -#### 4.2 游戏循环内窥 - -多人的贪吃蛇游戏是个十分好的例子，因为它简单。所有的蛇在每个帧中移动到一个位置，而且帧之间的变化频率较低，这样你就可以一探一个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，而且服务端和客户端的帧频率不相等。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，服务器不仅传输物体的当前位置，也要传输他们的移动方向，速度和加速度。客户端的帧频率称之为 FPS(frames per second)，服务端的帧频率称之为 TPS(ticks per second)。在这个贪吃蛇游戏的例子中，二者的值是相等的，客户端帧的展现和服务端的嘀嗒是同步的。 - -我们使用文本模式一样的游戏区域，事实上是 html 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，客户端将按键码发送至服务器，然后每个 tick 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，我们通过替换网络上发送的数据来最小化游戏被破解的概率。 - -#### 4.3 它是如何运行的？ - -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器都可访问的 Game 对象来代替之前保存所有已连接 websocket 的全局列表。一个 Game 实例包括玩家的列表 (self._players)，表示连接到此游戏的玩家，他们的个人数据和 websocket 对象。将所有游戏相关的数据存储在一个 Game 对象中，会方便我们增加多个游戏房间这个功能。这样的话，我们只要维护多个 Game 对象，每个游戏开始时创建相应的 Game 对象。 - -客户端和服务端的所有交互都是通过编码成 json 的消息来完成。来自客户端的消息仅包含玩家所按下键对应的编码。其它来自客户端消息使用如下格式： - -``` -[command, arg1, arg2, ... argN ] -``` - -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）： - -``` -[[command, arg1, arg2, ... argN ], ... ] -``` - -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器后不是立马加入游戏。连接开始时是观望者 (spectator) 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 "game over" (游戏结束)，用户此时可以按下 "Join" (参与)，加入一个已经存在的游戏或者如果游戏不在运行（没有其它玩家）则创建一个新的游戏。后一种情况，游戏区域在开始前会被先清空。 - -游戏区域存储在 `Game._field` 这个属性中，它是二维的嵌套列表，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 html 表格的格子。如果它的类型是 Char，它是一个 `namedtuple` ，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 `Game.apply_render()` 来实现的。它接受一个 `Draw` 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。 - -我们使用 `namedtuple` 不仅因为它表示简单数据结构很方便，也因为用它生成 json 格式的消息时相对于字典更省空间。如果你在一个真实的游戏循环中需要发送完整的数据结构，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 bson，而不是 json)，以减少网络传输。 - -`ThePlayer` 对象包括用双端队列表示的蛇。这种数据类型和列表相似，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 `Player.render_move()`，它返回移动玩家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元素。如果蛇吃了一个数字，需要增长，在相应的多个帧中尾巴是不需要移动的。蛇的渲染数据在主要类的 `Game.next_frame()` 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，`game_loop()` 都会直接调用它来生成下一帧。 - -如果蛇头前面有障碍物，在 `Game.next_frame()` 中会调用 `Game.game_over()`。所有的客户端都会收到那个蛇死掉的通知 (会调用 `player.render_game_over()` 方法将其变成石头)，然后更新表中的分数排行榜。`Player` 的存活标记被置为 `False`，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 "game over" (游戏结束) 。而且，主游戏循环会停止，设置 `game.running` 标记为 `False`。当某个玩家下次按下 "Join" (加入) 时，游戏区域会被清空。 - -在渲染游戏的每个下一帧时都会产生数字和石头，他们是由随机值决定的。产生数字或者石头的概率可以在 settings.py 中修改。注意数字是针对游戏区域每一个活的蛇产生的，所以蛇越多，产生的数字就越多，这样他们都有足够的食物来消费。 - -#### 4.4 网络协议 -#### 4.4 Network protocol - -从客户端发送消息的列表： - -Command | Parameters |Description -:-- |:-- |:-- -new_player | [name] |Setting player's nickname -join | |Player is joining the game - - -从服务端发送消息的列表 - -Command | Parameters |Description -:-- |:-- |:-- -handshake |[id] |Assign id to a player -world |[[(char, color), ...], ...] |Initial play field (world) map -reset_world | |Clean up world map, replacing all characters with spaces -render |[x, y, char, color] |Display character at position -p_joined |[id, name, color, score] |New player joined the game -p_gameover |[id] |Game ended for a player -p_score |[id, score] |Setting score for a player -top_scores |[[name, score, color], ...] |Update top scores table - -典型的消息交换顺序 - -Client -> Server |Server -> Client |Server -> All clients |Commentaries -:-- |:-- |:-- |:-- -new_player | | |Name passed to server - |handshake | |ID assigned - |world | |Initial world map passed - |top_scores | |Recent top scores table passed -join | | |Player pressed "Join", game loop started - | |reset_world |Command clients to clean up play field - | |render, render, ... |First game tick, first frame rendered -(key code) | | |Player pressed a key - | |render, render, ... |Second frame rendered - | |p_score |Snake has eaten a digit - | |render, render, ... |Third frame rendered - | | |... Repeat for a number of frames ... - | |p_gameover |Snake died when trying to eat an obstacle - | |top_scores |Updated top scores table (if updated) - -### 5. 总结 - -说实话，我十分享受 Python 最新的异步特性。新的语法很友善，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 greenthread 的切换。所以现在我可以宣称 Python 是异步编程的好工具。 - -SnakePit 在 7WebPages 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 [Twitter][12] 或者 [Facebook][13] 留下反馈。 - -更多详见： - --------------------------------------------------------------------------------- - -via: https://7webpages.com/blog/writing-online-multiplayer-game-with-python-and-asyncio-part-3/ - -作者：[Saheetha Shameer][a] -译者：[chunyang-wen](https://github.com/chunyang-wen) -校对：[校对者ID](https://github.com/校对者ID) - -本文由 [LCTT](https://github.com/LCTT/TranslateProject) 原创编译，[Linux中国](https://linux.cn/) 荣誉推出 - -[a]: https://7webpages.com/blog/writing-online-multiplayer-game-with-python-and-asyncio-part-3/ -[1]: http://snakepit-game.com/ -[2]: https://7webpages.com/blog/writing-online-multiplayer-game-with-python-and-asyncio-writing-game-loop/ -[3]: https://7webpages.com/blog/writing-online-multiplayer-game-with-python-asyncio-getting-asynchronous/ -[4]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game -[5]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game -[6]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game/blob/master/server.py -[7]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game/blob/master/game.py -[8]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game/blob/master/player.py -[9]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game/blob/master/datatypes.py -[10]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game/blob/master/settings.py -[11]: https://github.com/7WebPages/snakepit-game/blob/master/index.html -[12]: https://twitter.com/7WebPages -[13]: https://www.facebook.com/7WebPages/