騰訊遊戲學院專家：做一個多執行緒遊戲框架可以多簡單？

導語如何做一個多執行緒遊戲框架？騰訊遊戲學院專家Tao將在本文通過一個demo來說說遊戲邏輯的多執行緒化。

眾所周知現在各種遊戲終端的發展十分迅猛。其中一個共同的特徵是“多核化”，由此帶來了遊戲開發的“多執行緒化”，但大量的切入點主要集中在引擎層、WorkerThread層。那遊戲邏輯層呢？這裡筆者想通過一個demo來說說遊戲邏輯的多執行緒化，然後再推銷一下它下面的地基GLogic。

這裡我們先定一個小目標：

“一套程式碼，支援各種執行緒模式，開發還很簡單。”

然後我們來看看demo:

https://share.weiyun.com/5zLdeWj

請用Unity2018.2.0f1開啟這個工程。實際上真正有意義的程式碼並不挑Unity版本，只是筆者拖了個UI，所以有相容性問題。

1Demo

1.1命名規範

L代表Logic

M代表Main

N代表Net

執行緒模式裡的LMN、LM_N、L_M_N的含義：

• LMN：LogicMainNet都在一個執行緒裡；
• LM_N：LogicMain在一個執行緒裡，Net在單獨的執行緒裡
• L_M_N：Logic Main Net各自在自己單獨的執行緒裡
  

1.2 Demo1

開啟Demo1；

選中Entrance節點；

在inspector上選擇執行緒模式；

點選播放按鈕；

在Console視窗下觀察不同；

L_M_N模式下你應該看到這樣的輸出：


LM_N和LMN模式下你應該看到這樣的輸出：


然後，然後這個無聊的demo就完了。那這個無聊的demo到底做了啥？

這個無聊的demo通過兩個類的協同工作來累加一個值，一個是MNumAccSys,另一個是LNumAccSys，他們的字首L或者M代表了我們對它的抽象，L代表了邏輯執行緒，M代表了主執行緒。敏感的同學應該可以意識到筆者這裡想扯的是表現與邏輯分離，但我們這裡還不想展開說。

回來觀察Log都打些什麼：

可以看到在L_M_N模式下，MFrame(主執行緒幀號)第一幀的時候把數值從0加到了1，然後由LFrame(邏輯執行緒幀號)在146幀的時候把這個值從1加到了2。繼續看下去的話會發現這兩個幀號就如同你和你的前男/女友一樣-沒有半毛錢關係；

接著我們看LM_N和LMN模式，會發現這兩個幀號變得如膠似漆-你現男/女友的感覺；

接著你可以繼續跑下去或者編個手機包測試一段時間，觀察有沒有多執行緒崩潰或錯誤。如果沒有，那歡迎感興趣者繼續閱讀。

我們意識到這個demo有這樣一個特點：在不同執行緒模式中維持了相同的時序，所以無論哪個執行緒跑得快慢、多少，執行結果相同。這裡大家敏感的話可以意識到筆者想扯幀同步，沒錯，但是我們這裡也不想馬上展開說。

那我們這個累加邏輯是怎麼實現的呢？


可見我們實際上是在利用訊息機制，在多執行緒的時候是執行緒間非同步通訊，在單執行緒的時候是執行緒內非同步通訊，所以我們的時序可以保證。

同時提一下，整個邏輯的起始，放在了EntranceForDemo1中：


恭喜你，現在你做了個任意執行緒模式下都能跑的遊戲。

1.3 Demo2

如果我們改下程式碼，讓計數只在L層的LNumAccSys計算，而在M層為一個UI.Text控制元件賦值呢(DisplayUIForDemo2)？那恭喜你，你已經做到了任意執行緒模式下的邏輯和表現分離，懶得自己寫的同學請執行Demo2。如果出現Unity版本導致的UI不相容，就請你自己怎麼搞下，筆者就不管了。

Prefab長這樣：


入口在這：


實際邏輯在這：


1.4 Demo3

那如果我們再改下呢？我們加入一個NFakeServerMgr，用於提供每秒一次的邏輯幀驅動。那麼一旦這個NFakeServerMgr變成真Server，頻率變成66毫秒一次，那我們就變成了一個任意執行緒模式、表現邏輯分離的幀同步遊戲了。仍然懶得自己寫的同學就請執行Demo3。

模擬幀同步伺服器：


示例幀同步客戶端：


1.5 Demo4

那如果我們再繼續猛烈的改一下呢？資料分離，加入實體，XXXSys…呢？恭喜你，你已經有了一個任意執行緒模式、表現邏輯分離、ECS的幀同步遊戲了…。懶得寫的同學也自己去寫，這麼多程式碼已經超過了Demo的容量。

1.6本文Demo裡沒說的東西

你可能注意到了FakeObjPoolMgr是假的。


這裡只描述一下該寫什麼東西：你需要有一個多執行緒自釋放物件池。

其實LogUtil也值得你看下。

其實筆者本身在這個GLogic上做的東西遠不止文中所提及的內容，大家請發揮想象力。

2 GLogic是什麼？

你說了這麼多，這GLogic到底是啥？

限於篇幅我們這裡簡單說說裡面最基本的一些概念，其它更深層的用法請大家自己閱讀程式碼吧，別擔心，裡面有充足的註釋。

基本上GLogic作為一個邏輯框架，提供了兩個東西：

• 時序控制
• 訊息機制
  

它通過實現一個叫做“邏輯樹”的概念來達成以上兩點。

2.1邏輯樹

a)邏輯樹由邏輯節點互相掛接組成，邏輯節點是一個實現了IGLogicNode介面的類；邏輯樹的掛接形態是時序的基礎；

b)IGEvent和IGEventListener分別作為訊息和訊息監聽器的介面，提供了在邏輯樹中監聽訊息的能力；

c)邏輯樹的根節點一般稱為LogicCore，本身仍然是一個邏輯節點，但額外擔負了迴圈入口的重擔；

d)邏輯樹之間的相互掛接實現了上面各Demo中的任意執行緒模式切換。

2.2時序控制

樹狀結構，深度優先遍歷。


圖中弧線表示預設執行順序，本執行順序可通過“節點優先順序”進行深度定製。

2.3訊息機制

a)層級訊息廣播


可見在不同層級上丟擲的訊息，它的輻射面是不同的。本順序可以通過“訊息優先順序”進行深度定製。

b)訊息監聽


根據我們的廣播原理，各Sys都將監聽到Event1和Event2，但Event1的廣播量明顯有浪費。

c)同步及非同步訊息


各Sys會立即收到Event1，而Event2則會在下一幀收到。

d)執行緒安全


Bridge是一個執行緒安全節點，這樣另一個執行緒就能安全的在它上面丟擲Event1。各Sys將在ThreadA的時序內收到Event1，無需擔心執行緒安全問題。

2.4其他

a)訊息攔截，在HandleEvent中返回true來阻止訊息繼續廣播。這個特性在非同步Job分配、負載控制、loading攔截輸入等場景尤其便利。

b)節點優先順序、訊息監聽優先順序，決定了節點的執行順序及收到訊息的順序，這個機制在動態啟動高優先順序邏輯、資料池優先於所有邏輯感知資料變化等場景尤其便利。

c)C++版本？GLogic有適用於Unreal4的C++版本，邏輯思想類似，大家可以自行改造。


綜述

說這麼多，筆者無非想表達一個意思：希望GLogic能幫助你在當下多核裝置環境中搭建高效能、高靈活度的遊戲框架。

使用程式碼的話請保留作者宣告。

關於騰訊遊戲學院專家團


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來源：騰訊GWB遊戲無界
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