Java游戏服务器成长之路——弱联网游戏源码分析

文 / 何小成

前言

前段时间由于公司的一款弱联网游戏急着上线，没能及时分享，现在基本做的差不多，剩下的就是测试阶段了（本来说元旦来分享一下服务器技术的）。公司的这款游戏已经上线一年多了，在我来之前一直都是单机版本，由于人民群众的力量太强大，各种内购破解，刷体力，刷金币，刷钻石版本的出现，公司才决定将这款游戏转型为弱联网游戏，压制百分之八十的破解用户（毕竟原则上还是属于单机游戏，不可能做到百分之百的防破解），招了我这一个服务器来进行后台的开发。什么是弱联网游戏？在这之前我也没有做过弱联网游戏的服务器，但是按照我对策划对我提出的需求的理解，就是游戏的大部分逻辑运算都是在移动端本地完成，而服务器要做的就是登录、支付验证、游戏存档读档的工作，这相对于我在上家公司做的ARPG那种强联网游戏要简单多了，那款ARPG就是所有游戏产出，逻辑运算都是在服务器端完成，服务器要完成大部分的游戏运算，而我做的这款弱联网游戏，只需要简简单单的登录、验证、读取和存储。这一类的游戏，做的最火的，就是腾讯早期手游中的《全民消消乐》《节奏大师》《天天飞车》（天天飞车后来加的实时竞赛应该还是强联网的实时数据）等，这类游戏中，服务器就只需要负责游戏数据存储和一些简单的社交功能，例如qq好友送红心送体力的等。

概括

公司招聘我进来做服务器开发其实是为了两个项目，一个是这款单机转弱联网的游戏，另一款是公司准备拿来发家致富的SLG——战争策略游戏。从入职到现在，我一直是在支持弱联网游戏的开发，到现在，基本上这款游戏也算是差不多了，这款游戏的目前版本仍然基本属于单机，到年后会加上竞技场功能，到时候可能就会需要实时的数据交互了，现在就先来分享一下目前这个版本开发的过程。

要开发一个后台系统，首先要考虑的就是架构了，系统的高效稳定性，可扩展性。在游戏开发中，我认为后台服务器无非负责几个大得模块：

• 网络通信
• 逻辑处理
• 数据存储
• 游戏安全
  

首先从需求分析入手，我在这款弱联网游戏中，后端需要做的事情就是，登录，支付验证，数据存储，数据读取，再加上一些简单的逻辑判断，第一眼看去，并没有任何难点，我就分别从以上几点一一介绍

网络通信

弱联网游戏，基本上来说，最简单直接的，就是使用http短连接来进行网络层的通信，那么我又用什么来做http服务器呢，servlet还是springmvc，还是其他框架。因为之前做的ARPG用的一款nio框架——mina，然后对比servlet和springmvc的bio（实质上，springmvc只是层层封装servlet后的框架，它的本质原理还是servlet），个人还是觉得，作为需要处理大量高并发请求的业务需求来说，还是nio框架更适合，然而，我了解到netty又是比mina更好一点的框架，于是我选择了netty，然后自己写了demo测试，发现netty的处理性能确实是很可观的，netty是一个异步的，事件驱动的网络编程框架，使用netty可以快速开发出可维护的，高性能、高扩展能力的协议服务及其客户端应用。netty使用起来基本上就是傻瓜式的，它很好的封装了java的nio api。我也是刚刚接触这款网络通信框架，为此我还买了《Netty权威指南》，想系统的多了解下这款框架，以下几点，就是我使用netty作为网络层的理由：

netty的通信机制就是它本身最大的优势，nio的通信机制无论是可靠性还是吞吐量都是优于bio的。

netty使用自建的buffer API，而不是使用NIO的ByteBuffer来代表一个连续的字节序列。与ByteBuffer相比这种方式拥有明显的优势。netty使用新的buffer类型ChannelBuffer，ChannelBuffer被设计为一个可从底层解决ByteBuffer问题（netty的ByteBuf的使用跟C语言中使用对象一样，需要手动malloc和release，否则可能出现内存泄露，昨天遇到这个问题我都傻眼了，后来才知道，原来netty的ByteBuf是需要手动管理内存的，它不受java的gc机制影响，这点设定有点返璞归真的感觉！）。

netty也提供了多种编码解码类，可以支持Google的Protobuffer，Facebook的Trift，JBoss的Marshalling以及MessagePack等编解码框架，我记得用mina的时候，当时看老大写的编解码的类，貌似是自己写protobuffer编解码工具的，mina并没有支持protobuffer。这些编解码框架的出现就是解决Java序列化后的一些缺陷。

netty不仅能进行TCP/UDP开发，更是支持Http开发，netty的api中就有支持http开发的类，以及http请求响应的编解码工具，真的可谓是人性化，我使用的就是这些工具，除此之外，netty更是支持WebSocket协议的开发，还记得之前我自己试着写过mina的WebSocket通信，我得根据WebSocket的握手协议自己来写消息编解码机制，虽然最终也写出来了，但是当我听说netty的api本身就能支持WebSocket协议开发的时候，我得内心几乎是崩溃的，为什么当初不用netty呢？

另外，netty还有处理TCP粘包拆包的工具类！

可能对于netty的理解还是太浅，不过以上几个优势就让我觉得，我可以使用这款框架。实时也证明，它确实很高效很稳定的。

废话不多说，以下就贴出我使用netty作为Http通信的核心类：


网络层，除了网络通信，还有就是数据传输协议了，服务器跟客户端怎么通信，传什么，怎么传。跟前端商议最终还是穿json格式的数据，前面说到了netty的编解码工具的使用，下面贴出消息处理类：


以上代码，由于最后商议所有接口都通过post实现，所以get请求部分代码全都注释掉了。解析json数据使用的是gson解析，因为gson是可以直接解析为JavaBean的，这一点是非常爽的。工具类中代码如下：

逻辑处理

在这款弱联网游戏中，一个是登录逻辑，游戏有一个管理服务器，管理其他的逻辑服务器（考虑到下版本开竞技场会有分服选服），登录和支付都是在管理服务器造成的，其他接口才会通过管理服务器上获得的逻辑服务器IP去完成其他交互，在逻辑服务器上基本上也不会有什么逻辑处理，基本上是接到数据就进行解析，然后就进行存储或缓存。唯一有一点逻辑处理的就是，例如金币钻石减少到负数了，就把数据置零。逻辑上，netty接收到请求之后，就进入我的一个核心处理类，Router，由Router再将消息分发到各个功能模块。Router代码如下：


GameData则是用于发送接收的消息Bean

数据存储

在这样的游戏中，逻辑运算基本由客户端操作了，因此游戏数据的持久化才是服务器的重点，必须要保证游戏的数据的完整性。数据库上，我选择了Mysql，事实上，我认为MongoDB更适合这类数据的存储，因为本身数据库就可以完全按照json格式原样存储到数据库中，但由于项目预期紧，我也不敢去尝试我没尝试过的方式，然而选择mysql，也不是什么坏事，mysql在游戏数据的处理也是相当给力，mongo虽好，却没有关系型数据库的事务管理。根据策划的需求，我将游戏数据分析完了之后，就基本理清了数据库表结构，在项目中我使用了Hibernate4作为ORM框架，相对于前面的版本，Hibernate4有一个很爽的功能，就是在JavaBean中添加一些注解，就能在构建Hibernate的session的时候，自动在数据库创建表，这样使得开发效率快了好几倍，Hibernate本身就已经够爽了，我认为至今没有什么ORM框架能跟它比，以前也用过MyBatis，个人感觉MyBatis更适合那种需要手动写很复杂的sql才用的，每一个查询都要写sql，在Hibernate中，简简单单几行代码，就能完成一个查询，一下贴出Hibernate工具类：


其中HibernateUtil中也用了SpyMemcached来做一些结果集的缓存，当然项目中也有其他地方用到了Memcache来做缓存。最开始的时候，我还纠结要不要把每个玩家的整个游戏数据（GameData）缓存起来，这样读起来会更快，但是我想了想，如果我把整个游戏数据缓存起来，那么每次存档，我都要把缓存中数据取出来，把要修改的那部分数据从数据库查询出来，再进行修改，再放回去，这样的话，每次存档就会多一次数据库操作，然而再想想，整个游戏中，读档只有进游戏的时候需要，而存档是随时都需要，权衡之下，还不如不做缓存，做了缓存反而需要更多数据库的操作。

缓存部分代码如下：


游戏安全

首先是数据传输的安全问题：当我们完成了接口对接之后，就会考虑一个问题，当别人进行抓包之后，就能很轻松的知道服务器和客户端传输的数据格式，这样的话，不说服务器攻击，至少会有人利用这些接口做出一大批外挂，本身我们加上弱联网就是为了杜绝作弊现象，于是，我们对传输消息做了加密，先做XXTea加密，再做Base64加密，用约定好的秘钥，进行加密解密，进行消息收发。再一个就是支付验证的安全问题，现在有人能破解内购，就是利用支付之后断网，然后模拟返回结果为true，破解内购。我们做了支付验证，在完成支付之后，必须到后台查询订单状态，状态为完成才能获得购买的物品，支付我之前也是没有做过，一点点摸索的。代码就不贴了，涉及到业务。

总结

本文章只为了记录这款弱联网游戏的后台开发历程，可能之后还会遇到很多的问题，问题都是在摸索中解决的，我还需要了解更多关于netty性能方面知识。以上代码只是项目中的部分代码，并不涉及业务部分。分享出来也是给大家一个思路，或是直接拿去用，都是可以的，因为自己踩过一些坑，所以希望将这些记录下来，下次不能踩同样的坑。到目前为止，这款游戏也经过了大概半个多月的时间，到此作为记录，作为经验分享，欢迎交流探讨。我要参与的下一款游戏是长连接的SLG，到时候我应该还会面临更多的挑战，加油！

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