【Zinx应用-MMO游戏案例-(2)AOI兴趣点算法】刘丹冰-传智播客-Golang轻量级并发服务器框架
【Zinx教程目录】
Zinx源代码: https://github.com/aceld/zinx
Zinx开发API文档
Zinx第一章-引言
Zinx第二章-初识Zinx框架
Zinx第三章-基础路由模块
Zinx第四章-全局配置
Zinx第五章-消息封装
Zinx第六章-多路由模式
Zinx第七章-读写分离模型
Zinx第八章-消息队列及多任务
Zinx第九章-链接管理
Zinx第十章-连接属性设置
[连载中…]
【Zinx应用案例-MMO多人在线游戏】
(1)案例介绍
(2)AOI兴趣点算法
(3)数据传输协议protocol buffer
(4)Proto3协议定义
(5)构建项目及用户上线
(6)世界聊天
(7)上线位置信息同步
(8)移动位置与AOI广播
(9)玩家下线
[连载中…]
三、MMO多人在线游戏AOI算法
游戏的AOI(Area Of Interest)算法应该算作游戏的基础核心了,许多逻辑都是因为AOI进出事件驱动的,许多网络同步数据也是因为AOI进出事件产生的。因此,良好的AOI算法和基于AOI算法的优化,是提高游戏性能的关键。
为此,需要为每个玩家设定一个AOI,当一个对象状态发生改变时,需要将信息广播给全部玩家,那些AOI覆盖到的玩家都会收到这条广播消息,从而做出对应的响应状态。
功能:
- 服务器上的玩家或 NPC 状态发生改变时,将消息广播到附近的玩家。
- 玩家进入NPC警戒区域时,AOI 模块将消息发送给NPC,NPC再做出相应的AI反应。
下面我们来创建一个mmo游戏,首先创建一个文件夹
mmo_game/
mmo_game作为我们服务端游戏应用的主项目目录
3.1 网络法实现AOI算法
让我们首先绘制一个2D的地图
我们给这个地图定义一些数值:
场景相关数值计算
-
场景大小: 250*250 , w(x轴宽度) = 250,l(y轴长度) = 250
-
x轴格子数量:nx = 5
-
y轴格子数量:ny = 5
-
格子宽度: dx = w / nx = 250 / 5 = 50
-
格子长度: dy = l / ny = 250 / 5 = 50
-
格子的x轴坐标:idx
-
格子的y轴坐标:idy
-
格子编号:id = idy *nx + idx (利用格子坐标得到格子编号)
-
格子坐标:idx = id % nx , idy = id / nx (利用格子id得到格子坐标)
-
格子的x轴坐标: idx = id % nx (利用格子id得到x轴坐标编号)
-
格子的y轴坐标: idy = id / nx (利用格子id得到y轴坐标编号)
以上几个数值,请参考图,简单过一下,就可以理解的,初中的几何计算而已。
3.2 实现AOI格子结构
讲aoi模块放在一个
core模块中
mmo_game/core/grid.go
package core import "sync" /* 一个地图中的格子类 */ type Grid struct { GID int //格子ID MinX int //格子左边界坐标 MaxX int //格子右边界坐标 MinY int //格子上边界坐标 MaxY int //格子下边界坐标 playerIDs map[int]bool //当前格子内的玩家或者物体成员ID pIDLock sync.RWMutex //playerIDs的保护map的锁 } //初始化一个格子 func NewGrid(gID, minX, maxX, minY, maxY int) *Grid { return &Grid{ GID:gID, MinX:minX, MaxX:maxX, MinY:minY, MaxY:maxY, playerIDs:make(map[int] bool), } } //向当前格子中添加一个玩家 func (g *Grid) Add(playerID int) { g.pIDLock.Lock() defer g.pIDLock.Unlock() g.playerIDs[playerID] = true } //从格子中删除一个玩家 func (g *Grid) Remove(playerID int) { g.pIDLock.Lock() defer g.pIDLock.Unlock() delete(g.playerIDs, playerID) } //得到当前格子中所有的玩家 func (g *Grid) GetPlyerIDs() (playerIDs []int) { g.pIDLock.RLock() defer g.pIDLock.RUnlock() for k, _ := range g.playerIDs { playerIDs = append(playerIDs, k) } return } //打印信息方法 func (g *Grid) String() string { return fmt.Sprintf("Grid id: %d, minX:%d, maxX:%d, minY:%d, maxY:%d, playerIDs:%v", g.GID, g.MinX, g.MaxX, g.MinY, g.MaxY, g.playerIDs) }
Grid这个格子类型,很好理解,分别有上下左右四个坐标,确定格子的领域范围,还是有格子ID,其中
playerIDs是一个map,表示当前格子中存在的玩家有哪些。
这里提供了一个方法
GetPlyerIDs()可以返回当前格子中所有玩家的ID切片。
3.3 实现AOI管理模块
那么接下来我们就要对格子添加到一个AOI模块中进行管理。我们创建一个aoi模块文件。
mmo_game/core/aoi.go
package core /* AOI管理模块 */ type AOIManager struct { MinX int //区域左边界坐标 MaxX int //区域右边界坐标 CntsX int //x方向格子的数量 MinY int //区域上边界坐标 MaxY int //区域下边界坐标 CntsY int //y方向的格子数量 grids map[int]*Grid //当前区域中都有哪些格子,key=格子ID, value=格子对象 } /* 初始化一个AOI区域 */ func NewAOIManager(minX, maxX, cntsX, minY, maxY, cntsY int) *AOIManager { aoiMgr := &AOIManager{ MinX: minX, MaxX: maxX, CntsX: cntsX, MinY: minY, MaxY: maxY, CntsY: cntsY, grids: make(map[int]*Grid), } //给AOI初始化区域中所有的格子 for y := 0; y < cntsY; y++ { for x := 0; x < cntsX; x++ { //计算格子ID //格子编号:id = idy *nx + idx (利用格子坐标得到格子编号) gid := y*cntsX + x //初始化一个格子放在AOI中的map里,key是当前格子的ID aoiMgr.grids[gid] = NewGrid(gid, aoiMgr.MinX+ x*aoiMgr.gridWidth(), aoiMgr.MinX+(x+1)*aoiMgr.gridWidth(), aoiMgr.MinY+ y*aoiMgr.gridLength(), aoiMgr.MinY+(y+1)*aoiMgr.gridLength()) } } return aoiMgr } //得到每个格子在x轴方向的宽度 func (m *AOIManager) gridWidth() int { return (m.MaxX - m.MinX) / m.CntsX } //得到每个格子在x轴方向的长度 func (m *AOIManager) gridLength() int { return (m.MaxY - m.MinY) / m.CntsY } //打印信息方法 func (m *AOIManager) String() string { s := fmt.Sprintf("AOIManagr:\nminX:%d, maxX:%d, cntsX:%d, minY:%d, maxY:%d, cntsY:%d\n Grids in AOI Manager:\n", m.MinX, m.MaxX, m.CntsX, m.MinY, m.MaxY, m.CntsY) for _,grid := range m.grids { s += fmt.Sprintln(grid) } return s }
以上是创建一个AOI模块(可以理解为一个2D的矩形地图),里面有若干份
grids。
NewAOIManager()会平均划分多分小格子,并初始化格子的坐标,计算方式很简单,初步的几何计算。
3.4 求出九宫格
A)根据格子ID求出九宫格
现在我们根据格子ID
gid求出周边的格子有哪些?
我们可能要考虑一些情况,比如格子的四周都有,如下图:
或者,格子所在AOI区域的四个顶角,如下图:
或者给所在AOI边界,周边的格子缺少一列,或者缺少一行。
思考一下,我们是否可以想一个统一的方法,将所有的条件都满足。
如果求出一个gid的周边九宫格,那么可以先算出该gid所处一行左边和右边是否有,然后在分别计算这一行的上边和下边的格子是否有,就可以了。
思路如下:
参考代码如下:
mmo_game/core/aoi.go
//根据格子的gID得到当前周边的九宫格信息 func (m *AOIManager) GetSurroundGridsByGid(gID int) (grids []*Grid) { //判断gID是否存在 if _, ok := m.grids[gID]; !ok { return } //将当前gid添加到九宫格中 grids = append(grids, m.grids[gID]) //根据gid得到当前格子所在的X轴编号 idx := gID % m.CntsX //判断当前idx左边是否还有格子 if idx > 0 { grids = append(grids, m.grids[gID-1]) } //判断当前的idx右边是否还有格子 if idx < m.CntsX - 1 { grids = append(grids, m.grids[gID+1]) } //将x轴当前的格子都取出,进行遍历,再分别得到每个格子的上下是否有格子 //得到当前x轴的格子id集合 gidsX := make([]int, 0, len(grids)) for _, v := range grids { gidsX = append(gidsX, v.GID) } //遍历x轴格子 for _, v := range gidsX { //计算该格子处于第几列 idy := v / m.CntsX //判断当前的idy上边是否还有格子 if idy > 0 { grids = append(grids, m.grids[v-m.CntsX]) } //判断当前的idy下边是否还有格子 if idy < m.CntsY - 1 { grids = append(grids, m.grids[v+m.CntsX]) } } return }
B)根据坐标求出九宫格
还有一种情况是玩家只知道自己的坐标,那么如何确定玩家AOI九宫格的区域都有哪些玩家呢,那就需要设计一个根据坐标求出周边九宫格中玩家的接口。
package core import ( "fmt" "testing" ) func TestNewAOIManager(t *testing.T) { aoiMgr := NewAOIManager(100,300, 4, 200,450, 5) fmt.Println(aoiMgr) } func TestAOIManagerSuroundGridsByGid(t *testing.T) { aoiMgr := NewAOIManager(0,250, 5, 0,250, 5) for k, _ := range aoiMgr.grids { //得到当前格子周边的九宫格 grids := aoiMgr.GetSurroundGridsByGid(k) //得到九宫格所有的IDs fmt.Println("gid : ", k, " grids len = ", len(grids)) gIDs := make([]int, 0, len(grids)) for _, grid := range grids { gIDs = append(gIDs, grid.GID) } fmt.Printf("grid ID: %d, surrounding grid IDs are %v\n", k, gIDs) } }
结果
AOIManagr: minX:100, maxX:300, cntsX:4, minY:200, maxY:450, cntsY:5 Grids in AOI Manager: Grid id: 1, minX:150, maxX:200, minY:200, maxY:250, playerIDs:map[] Grid id: 5, minX:150, maxX:200, minY:250, maxY:300, playerIDs:map[] Grid id: 6, minX:200, maxX:250, minY:250, maxY:300, playerIDs:map[] Grid id: 12, minX:100, maxX:150, minY:350, maxY:400, playerIDs:map[] Grid id: 19, minX:250, maxX:300, minY:400, maxY:450, playerIDs:map[] Grid id: 7, minX:250, maxX:300, minY:250, maxY:300, playerIDs:map[] Grid id: 8, minX:100, maxX:150, minY:300, maxY:350, playerIDs:map[] Grid id: 10, minX:200, maxX:250, minY:300, maxY:350, playerIDs:map[] Grid id: 11, minX:250, maxX:300, minY:300, maxY:350, playerIDs:map[] Grid id: 15, minX:250, maxX:300, minY:350, maxY:400, playerIDs:map[] Grid id: 18, minX:200, maxX:250, minY:400, maxY:450, playerIDs:map[] Grid id: 0, minX:100, maxX:150, minY:200, maxY:250, playerIDs:map[] Grid id: 3, minX:250, maxX:300, minY:200, maxY:250, playerIDs:map[] Grid id: 4, minX:100, maxX:150, minY:250, maxY:300, playerIDs:map[] Grid id: 14, minX:200, maxX:250, minY:350, maxY:400, playerIDs:map[] Grid id: 16, minX:100, maxX:150, minY:400, maxY:450, playerIDs:map[] Grid id: 2, minX:200, maxX:250, minY:200, maxY:250, playerIDs:map[] Grid id: 9, minX:150, maxX:200, minY:300, maxY:350, playerIDs:map[] Grid id: 13, minX:150, maxX:200, minY:350, maxY:400, playerIDs:map[] Grid id: 17, minX:150, maxX:200, minY:400, maxY:450, playerIDs:map[] gid : 3 grids len = 6 grid ID: 3, surrounding grid IDs are [3 2 4 8 7 9] gid : 5 grids len = 6 grid ID: 5, surrounding grid IDs are [5 6 0 10 1 11] gid : 6 grids len = 9 grid ID: 6, surrounding grid IDs are [6 5 7 1 11 0 10 2 12] gid : 11 grids len = 9 grid ID: 11, surrounding grid IDs are [11 10 12 6 16 5 15 7 17] gid : 18 grids len = 9 grid ID: 18, surrounding grid IDs are [18 17 19 13 23 12 22 14 24] gid : 2 grids len = 6 grid ID: 2, surrounding grid IDs are [2 1 3 7 6 8] gid : 4 grids len = 4 grid ID: 4, surrounding grid IDs are [4 3 9 8] gid : 7 grids len = 9 grid ID: 7, surrounding grid IDs are [7 6 8 2 12 1 11 3 13] gid : 8 grids len = 9 grid ID: 8, surrounding grid IDs are [8 7 9 3 13 2 12 4 14] gid : 19 grids len = 6 grid ID: 19, surrounding grid IDs are [19 18 14 24 13 23] gid : 22 grids len = 6 grid ID: 22, surrounding grid IDs are [22 21 23 17 16 18] gid : 0 grids len = 4 grid ID: 0, surrounding grid IDs are [0 1 5 6] gid : 1 grids len = 6 grid ID: 1, surrounding grid IDs are [1 0 2 6 5 7] gid : 13 grids len = 9 grid ID: 13, surrounding grid IDs are [13 12 14 8 18 7 17 9 19] gid : 14 grids len = 6 grid ID: 14, surrounding grid IDs are [14 13 9 19 8 18] gid : 16 grids len = 9 grid ID: 16, surrounding grid IDs are [16 15 17 11 21 10 20 12 22] gid : 17 grids len = 9 grid ID: 17, surrounding grid IDs are [17 16 18 12 22 11 21 13 23] gid : 23 grids len = 6 grid ID: 23, surrounding grid IDs are [23 22 24 18 17 19] gid : 24 grids len = 4 grid ID: 24, surrounding grid IDs are [24 23 19 18] gid : 9 grids len = 6 grid ID: 9, surrounding grid IDs are [9 8 4 14 3 13] gid : 10 grids len = 6 grid ID: 10, surrounding grid IDs are [10 11 5 15 6 16] gid : 12 grids len = 9 grid ID: 12, surrounding grid IDs are [12 11 13 7 17 6 16 8 18] gid : 15 grids len = 6 grid ID: 15, surrounding grid IDs are [15 16 10 20 11 21] gid : 20 grids len = 4 grid ID: 20, surrounding grid IDs are [20 21 15 16] gid : 21 grids len = 6 grid ID: 21, surrounding grid IDs are [21 20 22 16 15 17] PASS ok zinx/zinx_app_demo/mmo_game/core 0.002s
我们可以用我们的AOI地图验证一下,是一致的。
###关于作者:
作者:
Aceld(刘丹冰)
简书号:
IT无崖子
mail: danbing.at@gmail.com
github: https://github.com/aceld
原创书籍gitbook: http://legacy.gitbook.com/@aceld
原创声明:未经作者允许请勿转载, 如果转载请注明出处
- 【Zinx应用-MMO游戏案例-(3)数据传输协议protocol buffer】刘丹冰-传智播客-Golang轻量级并发服务器框架
- ACE框架在网络游戏服务器中的设计与应用
- 快速构建MMO服务器框架(六)asio稍微复杂一些的例子:高并发echo
- 【开源】golang高性能分布式游戏服务器框架-mqant
- ACE框架在网络游戏服务器中的设计与应用
- 游戏服务器框架 golang
- ACE框架在网络游戏服务器中的设计与应用
- 快速构建MMO服务器框架(六)asio稍微复杂一些的例子:高并发echo
- ACE框架在网络游戏服务器中的设计与应用
- Activity,与服务器的TCP交互,Handler 在某游戏中的应用框架
- ACE框架在网络游戏服务器中的设计与应用
- 快速构建MMO服务器框架(七)高并发TCP网络框架
- Golang语言社区--游戏服务器框架 Leaf/go 分析
- 简单的golang游戏服务器框架《railgun》的文档目录索引
- java轻量级后端应用服务器从零开始一步步搭建到上线运行(一) java 轻量级http服务器框架源码
- 轻量级的应用服务器基础框架
- 线程高级应用-心得4-java5线程并发库介绍,及新技术案例分析
- 企业级服务器设计与实现经验之系统框架(二)--功能/应用服务器主体框架
- 51CTO第2本书样章曝光:DHCP服务器规划与应用案例 推荐
- 转载——一个简单的游戏服务器框架