人人網李成：基于Cocos2d-X的游戲框架設計

3月 31 日消息，人人網游戲工程師李成在第四屆 Cocoachina 開發者大會發表題為“基于 Cocos2d-X的游戲框架設計”的主題演講。

以下為演講實錄：

大家好！

我是來自人人游戲的李成，我今天演講的題目是“基于 Cocos2d-X的游戲框架設計”，大家有什么好的想法可以跟人人游戲相關的同事交流。

我為什么要講這篇 PPT，我同學在 Cocos2d-X開發的時候會發現網絡上面有大量的例子，但是沒有把技術點連起來作為一個整體經驗的設計。今天大家很多都是講 Cocos2d-X平臺的移植性，我今天講的是怎么針對 Cocos2d-X平臺做游戲類的開發。在前期希望大家有一些更好的設計思想，避免在項目的中后期遇到難以擴展或者是難以復用的問題。我個人經歷過 PC 端類游戲的開發，和 Web 類游戲的開發，所以我感覺端內游戲和頁游傳統游戲的開發經驗完全值得借鑒，運用到移動游戲的開發過程中。

本次演講主要分為三部分：

第一，軟件設計不僅僅是游戲開發，它跟傳統的建筑業有很直接的關系。你可以從兩方面互相汲取一些經驗。在蓋大樓的時候，如果樓踏了就相當于游戲崩潰了，這種兩種情況會直接導致什么結果呢？如果樓踏了很多人就必須重新蓋，相對于程序員來說，就必須重新返工，很多其他項目的人員都一直跟著你加班加點。如果你把游戲做崩潰了，項目沒有成，并且沒有女朋友的話，別人都不愿意跟你，如果有女朋友的話你丈母娘就不愿意，說你把游戲都整崩潰了，還有什么不敢干的。

簡單總結一下，游戲開發跟蓋大樓有一些共同點。一是前期設計規劃很重要；二是基礎設施、基礎模塊的構建很重要；三是擴展性、重用性方面很重要；四是健壯性、安全性很重要；五是從基礎做起從細節做起，拒絕豆腐渣工程。

第二，主要講一下 Cocos2d-X跟 ios 平臺是怎么樣結合在一起的。

先介紹一下 Cocos2d-X引擎開發的優勢，因為 Cocos2d 的 C++ 版本，目前有大量 Cocos2d 的經驗分享，所以如果是 Cocos2d 的 C++ 版本的話，可以把之前的經驗分享過來。C++版本對于我這種非出身的人來說可能是一種福音。支持 ios、Android、Windows 等平臺，跨平臺開發者的福音。它是開源免費、易學易用、龐大的工具鏈支持；早上還有剛才很多同學分享了一些工具。還有強大的技術支持，活躍的技術社區交流平臺，包括我也有 QQ 群，那個 QQ 群經常閃，導致我工作的時候不得以把 QQ 都得關掉。多款的線上游戲應用經驗，如果一個東西沒有被證實過，我們盲目使用做一個項目的話，可能風險是非常大的。Cocos2d-X不斷完善和改進，逐漸增加更多的新技術，比如說跟 HTML5 方面的結合。

介紹一下 Cocos2d-X引擎框架圖，早上我以為作者會講這塊兒，我把這塊兒補上。Cocos2d-X整體框架圖整個引擎有一個導演，在引擎模塊導演有場景的概念，場景上可以掛很多的層，游戲表現都在層上做，在層上可以再加一些特效，再加一些效果，這樣就構成了動態的畫面，再在動態的畫面上做自己的游戲開發邏輯組成一個產品。

下面簡單介紹一下 ios 應用程序的框架，因為這篇 PPT 主要是講 Cocos2d-X跟 ios 框架怎么結合的，所以對于 ios 框架本身是什么的機制非常重要。首先，ios 的應用框架最簡單的主要類就是六個模塊，五有一個整體客戶端，這里面主要是做程序的初始化，還有消息的響應、循環，接下來是 Delegate 是對外圍的擴展，在關鍵點通過回調的方式，讓我們知道現在游戲開始加載，現在游戲進入后臺，這個游戲要關閉了，通過這個可以動態的及時的獲取游戲的運行狀態，做出一些調整。接下來是 UIScreen，就是屏幕大小可以通過這個來獲取；下面是 UIWindow、UIView，這個窗口很直觀，一個游戲至少有一個 UIWindow，會有一個消息響應，會把消息響應放在 UIView 上面，View 也有一個控制器，控制 View 的運行狀態。

ios 這個框架圖，介紹一下消息的響應，通過消息發送給 UIWindow，再上升到各個 UIView，這是整體框架。整體的運行周期，剛開始有一個初始化，消息注冊這類的事情。如果你被打斷會失去焦點，要做什么呢？就要把音效去掉，否則接電話的時候音效還在播放就不人性化。退出的時候要要是你游戲要退出了，要做資源的保存，游戲的清除。還有幾個存在的狀態，在前臺還是后臺，在這些狀態中要對游戲進行相應的處理，否則的話接電話的時候就非常怪，接電話的時候游戲音效還在播放。

接下來介紹 Cocos2d-X跟 ios 是如何結合的？ios 主要是 View 和 UIWindow，所以一個平臺必須有 View，如果沒有 View 否則就沒有辦法表現任何東西。客戶端最主要的 View 界面是捕捉、風和分發系統 TOUCH 事件。外層的 RootViewTontroller 為其控制器，可通過該客觀器對 EAGLView 進行相關的控制。OpenGL-ES 無進行渲染更新。

介紹引擎的總體更新流程，對游戲開發者來說我們必須游戲是怎么運行的，每個運行狀態是什么。一般來說，我們進行了 UIView 初始化完全后，會通過 Delegate，初始化 EAGL View 會調用引起 CCapplication 的 run（）接口。一般的邏輯更新會放到 CCDirector 內部，調入之后才會進行熏染更新。第一步進行邏輯更新，第二步進行客戶端的渲染更新。

第三、游戲客戶端總體架構篇

簡單介紹一下客戶端游戲開發的總體架構，這張圖以分層分模塊的方式介紹游戲開發架構中分哪些東西？我們一般會 Cocos2d-X引擎庫、會有音效的播放庫，如果有自己的基礎公共庫也可以放到上一層。要用到簡單的解析工具，接下來是腳本。客戶端主要的模塊劃分，一般客戶端都需要這么多模塊，比如說輸入輸出的模塊。游戲客戶端一般會面臨大量的數據，包括資源數據、道具數據、音效數據、關卡數據，所以我們提出了數據層，主要是對靜態資源進行統一化的管理，比如說加載、卸載、獲取接口之類的事情。另外，就是日志的模塊，開發過程中，一般要記的日志非常多，如果日志通過一種方式記文件的話，可能效率也不太好。如果上線的話，大量的數據是不需要的，所以我們在日志模塊進行了分類，分開關的方式，可以分幾檔日志，一般調試的日志放到一個文件里面去，錯誤的日志放到一個地方，引發崩潰的日志放到一個地方，這樣在開發的時候是非常方便的，日志是分開的，而不是一團糟，也不方便我們記錄一些問題。在上線的時候可以把這些日志開關關掉以提升性能。

網絡層一般對網絡，這里使用的原生的開發，必須對原生的進行封裝，下面我們會有詳細的講解。在這么多的基礎模塊之上，再做游戲邏輯，再到下一個層，除了游戲邏輯層其他的模塊都可以復用，這是復用性很強的總體框架設計。

客戶端主模塊的設計：首先我們使用單一的 CCScene，因為它可以支持多個 Scene 的跳轉，我們拒絕不必要的花哨表現，以簡化代碼實現。基于幀率的游戲更新處理，比如說客戶端的 MINI 無 Finger 集成自 CCNode，且在初始化 Init 函數中通過 schedule 設置游戲邏輯主更新函數 Tick（），以此確保每次渲染之前，都會首先進行邏輯更新處理。完全基于幀率的定時器調度，所有的定時器處理，完全依賴于游戲幀率，簡單直接。網絡模塊總體設計圖，網絡層分為 UDP 的方式，在網絡程序設計中是很著名的設計模式。大致的意思是將不同塊兒的內存節點，以池的方式放在一個隊列中，這種方式是非常快速跟簡捷的。

原生的 SOCKET 封裝，原生的 socket 編程，簡單直接，代碼可控方便定位問題。Non-Blocking I 無O使用費組塞式 IO 模式，無需開辟網絡線度對象 TCP 來說，簡單的連接線程。Selector 輪訓模式，監聽所有處理。

TCP&UDP 具體的區別不在此多說了，主要說一下對于 TCP 來說，為了解決年糕問題，因為 TCP 是自節流的方式，所以存在年糕問題，對于年糕問題技術代碼控制有一個方式，MemNode 來接收數據。對于 UDP 來說，因為它本身是無序的，會使用 Sequence Number 方式處理雜亂，無序包。

定制內存池管理器：絕大部分的數據包大小限制于 4096bytes；Free-List 內存池技術，NO-MEMCPY；避免頻繁 new/delete。

異或加密方式：網絡游戲在服務器有一個非常強的校驗規則，如果有異常服務器就會強制斷開，所以我們要做一些簡單的異或加密。一次異或明文變密文；二次異或就是密文變明文。

僅指游戲數據層：非 ios 常規開發中的數據層，特制游戲內的靜態數據層。

客戶端通常需要大量的靜態資源：圖片資源&音效資源，窗口布局文件；其他游戲策劃數據。

拒絕扁平化文件存儲，一個文件放一個文件的方式，我們要拒絕這種方式。推薦使用 SQLite，在移動平臺上推薦使用輕量級的數據庫。對靜態數據進行統一讀寫，提高 IO 讀取效率。

統一管理：建立統一的加載，更新和卸載登記制；方便游戲邏輯管理和監控。因為我們可以監控每一個模塊，是不是內存超了，服務器保存的內存是不是過大，時時刻刻對內存有一個監控。

數據模塊示意圖：上面每一個具體的數據管理器都會從 DB 開發，這上面生成了很多音效、關卡、道具等各個數據的管理器。

UI 布局示意圖：在客戶端里面最底層做一個 Layer，做重力感應的事件，對這些事件進行統一管理派發。在根窗口上再做游戲界面布局，比如說現在有一個游戲布局文件，這也是一個 Layer，在這之上有多個子 Layer，有控制區域和面板，組成樹型結構，構成了整個游戲的 UI 布局。

下面簡單介紹一下 UI 系統模塊：

窗口布局組：相同功能 UI 組建合并為一個布局 Layout，統一化管理：初始化/加載/更新/事件響應/卸載操作；基于消息事件的處理方式，方便腳本拓展；采用外部配置處理/支持動態化配置。

獨立的根窗口（UILayer）：系統最底層的窗口層，所有 Layout 的父窗口，游戲內唯一的監聽 Touch，Accelerometer 事件的 CCLayer，采用用戶輸入，統一化處理。

腳本拓展：Lua 語言拓展，將具體邏輯和游戲框架分離，加強健壯性。

UI 布局配置化文件示意圖：現在開始 UI 的布局，下面有一個 Window，創建一個 Layer，在游戲中會創建一個 CCLayer，名字叫什么，顏色、位置、大小之類的事情。在這個之上要做一個 Tab，在上面也可以初始化。如果做知識腳本處理的話，這個地方可以寫清楚對什么事件執行什么處理。

游戲 UI 系統模塊：關于模態窗口，修改源代碼，在 CCNode 中增加優先級的概念，接著增加父窗口的優先級。所有添加的 UI 組建，需要明確設定是否繼承父節點的優先級，以此形成一個優先級響應隊列，從而實現模態窗口的功能，借助系統 UIView，實現單獨的 View 界面，附加在 EAGLView 之上。

相關優化：所有 Layout 延遲加載，不使用時馬上卸載，釋放內存，合并需要的圖片資源。

游戲音效模塊：這個是大家比較熱心的模塊，我推薦使用 FmodEx，成熟高效，接口簡單統一，無需考試平臺化差異；功能強大，支持 3D 音效，靜音、暫停、音量大小等設置完全滿足日常的音樂開發；當然需要購買。引用計數：相同的音效僅需要公用一份資源數據；及時清除不需要的音效資源，減少內存占用。

人性化設置：增加人性化的設置面板，提升用戶感受；提供動態開啟/關閉，設置音量等功能；按照用途，劃分音效類型，單獨管理；通過 Application Delegate，程序獲得焦點時播放音效，失去時靜音。關于音效資源，音效文件盡可能的小，降低內存占用。

消息事件管理模塊：整個客戶端基于消息事件驅動；實現和調度分離，最大程序降低耦合。

調試器管理器模塊：XCODE 自帶的調試器工具不夠用；需要針對渲染、網絡、邏輯數據進行更細化的監控；兩者結合，宏觀微觀，兩手一起抓。

日志模塊：日志分等級，分輸入方式，完全可配置；不同類型日志，按照等級分開記錄。

還需要什么？消息推送：借用本地和遠程的消息推送機制，提高產品年合度；借助“社會工程”調動玩家積極性；什么叫“社會工程”呢？做殺毒軟件和做木馬的人對這種東西非常理解，比如說我昨天我郵箱還收到社會工程的引導，說什么孤獨少女寂寞加好友有一個鏈接，用這種挑逗性的東西引導你，你一點你的電腦就掛了。移動產品的 UI 界面設計，移動產品的 UI 界面盡量簡單直接，個性化操作。移動產品的特性：考慮移動產品的特性和人們的使用習慣等，有針對性的設計。

我的演講到此結束。謝謝大家。