MMORPG大型游戏设计与开发（part4 of net）

原文作者:http://www.cnblogs.com/lianyue

上一节简单的介绍了服务器消息处理的流程，想必大家对这方面有了初步的认识，接下来我们需要知道和掌握的便是其中一些重要的方法，进一步深入熟悉整个构架。

1、FD_*系列宏函数

FD_ZERO(fd_set *fdset) 将指定的文件描述符集清空，在对文件描述符集合进行设置前，必须对其进行初始化，如果不清空，由于在系统分配内存空间后，通常并不作清空处理，所以结果是不可知的。

FD_SET(fd_set *fdset) 用于在文件描述符集合中增加一个新的文件描述符。FD_CLR(fd_set *fdset) 用于在文件描述符集合中删除一个文件描述符。

FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset) 用于测试指定的文件描述符是否在该集合中。

2、Socket操作类

/**
 * PAP Engine ( -- )
 * $Id socket.h
 * @link -- for the canonical source repository
 * @copyright Copyright (c) 2013-2013 viticm( viticm@126.com )
 * @license
 * @user viticm<viticm@126.com>
 * @date 2013-12-31 17:34:43
 * @uses server net model socket class
 */
#ifndef PAP_SERVER_COMMON_NET_SOCKET_H_
#define PAP_SERVER_COMMON_NET_SOCKET_H_

#include "common/net/socket/base.h"

namespace pap_server_common_net {

class Socket {

 public:
   Socket(uint16_t port, uint32_t backlog = 5);
   ~Socket();

 public:
   void close();
   bool accept(pap_common_net::socket::Base* socket);
   uint32_t getlinger() const;
   bool setlinger(uint32_t lingertime);
   bool is_nonblocking() const;
   bool set_nonblocking(bool on = true);
   uint32_t getreceive_buffersize() const;
   bool setreceive_buffersize(uint32_t size);
   uint32_t getsend_buffersize() const;
   bool setsend_buffersize(uint32_t size);
   int32_t getid() const;

 protected:
   pap_common_net::socket::Base* socket_;

};

}; //namespace pap_server_common_net

#endif //PAP_SERVER_COMMON_NET_SOCKET_H_

这是服务器的socket操作类，构造函数（Socket(uint16_t port, uint32_t backlog = 5)）需要提供一个监听端口。

void close(); //关闭套接字。

bool accept(pap_common_net::socket::Base* socket); //接受sokcet连接

uint32_t getlinger() const; //获取延时

bool setlinger(uint32_t lingertime); //设置延时

bool is_nonblocking() const; //是否为non-blocking模式

bool set_nonblocking(bool on = true); //设置non-blocking

uint32_t getreceive_buffersize() const; //获取接收的buffer大小

bool setreceive_buffersize(uint32_t size); //设置接收的buffer大小

uint32_t getsend_buffersize() const; //获取发送的buffer大小

bool setsend_buffersize(uint32_t size); //设置发送buffer大小

int32_t getid() const;　//获取套接字ID

其中大家可能不了解的是non-blocking的IO模式，有一篇详细的文中供大家参考：IO模式。

3、套接字输入流和输入流操作类

#ifndef PAP_COMMON_NET_SOCKET_INPUTSTREAM_H_
#define PAP_COMMON_NET_SOCKET_INPUTSTREAM_H_

#include "common/net/config.h"
#include "common/lib/vnet/vnet.hpp"
#include "common/net/socket/base.h"
#include "common/net/packet/base.h"

namespace pap_common_net {

namespace socket {

class InputStream {

 public: //construct and destruct
   InputStream(
       Base* socket, 
       uint32_t bufferlength = SOCKETINPUT_BUFFERSIZE_DEFAULT, 
       uint32_t bufferlength_max = SOCKETINPUT_DISCONNECT_MAXSIZE);
   virtual ~InputStream();
   
 public:
   uint32_t read(char* buffer, uint32_t length);
   bool readpacket(packet::Base* packet);
   bool peek(char* buffer, uint32_t length);
   bool skip(uint32_t length);
   uint32_t fill();
   void init();
   bool resize(int32_t size);
   uint32_t reallength();
   bool isempty();
   void cleanup();
   void setkey(unsigned char const* key);
   int32_t get_keylength();
   Base* getsocket();

 private:
   Base* socket_;
   struct packet_t* packet_;
   struct endecode_param_t* endecode_param_;

};

}; //namespace socket

}; //namespace pap_common_net

#endif //PAP_COMMON_NET_SOCKET_INPUTSTREAM_H_

套接字的输入流操作类，可以看到构造函数需要提供一个套接字对象初始化。

functions:

uint32_t read(char* buffer, uint32_t length); //读取一段数据

bool readpacket(packet::Base* packet); //读取网络包

bool peek(char* buffer, uint32_t length); //校验数据内容

bool skip(uint32_t length); //跳过大小长度的一段数据

uint32_t fill(); //数据修正

void init(); //初始化

bool resize(int32_t size); //重新分配流大小

uint32_t reallength(); //数据实际长度

bool isempty(); //数据是否为空

void cleanup(); //流内部数据清理

void setkey(unsigned char const* key); //流加密KEY设置，如果设置了这个，则网络数据全部被加密

int32_t get_keylength(); //获取加密KEY的长度

variables:

Base* socket_; //套接字对象

struct packet_t* packet_; //网络包结构

struct endecode_param_t* endecode_param_; //加密数据结构

#ifndef PAP_COMMON_NET_SOCKET_OUTPUTSTREAM_H_
#define PAP_COMMON_NET_SOCKET_OUTPUTSTREAM_H_

#include "common/net/config.h"
#include "common/lib/vnet/vnet.hpp"
#include "common/net/socket/base.h"
#include "common/net/packet/base.h"

namespace pap_common_net {

namespace socket {

class OutputStream {

 public:
   OutputStream(
     socket::Base* socket, 
       uint32_t bufferlength = SOCKETOUTPUT_BUFFERSIZE_DEFAULT,
       uint32_t bufferlength_max = SOCKETOUTPUT_DISCONNECT_MAXSIZE);
   ~OutputStream();

 public:
   uint32_t write(const char* buffer, uint32_t length);
   bool writepacket(const packet::Base* packet);
   uint32_t flush();
   void init();
   bool resize(int32_t size);
   uint32_t reallength();
   bool isempty();
   void cleanup();
   void setkey(unsigned char const* key);
   int32_t get_keylength();
   void getbuffer(char* buffer, uint32_t length);
   Base* getsocket();

 private:
   Base* socket_;
   struct packet_t* packet_;
   struct endecode_param_t* endecode_param_;

};

}; //namespace socket

}; //namespace pap_common_net


#endif //PAP_COMMON_NET_SOCKET_OUTPUTSTREAM_H_

其方法和参数其实与输入流大同小异，我在这里就不一一列举了。

4、网络包操作类和网络包管理器

/**
 * PAP Engine ( -- )
 * $Id packet.h
 * @link -- for the canonical source repository
 * @copyright Copyright (c) 2013-2013 viticm( viticm@126.com )
 * @license
 * @user viticm<viticm@126.com>
 * @date 2014-1-2 11:36:54
 * @uses server and client net pakcet class
 */
#ifndef PAP_COMMON_NET_PACKET_BASE_H_
#define PAP_COMMON_NET_PACKET_BASE_H_

#include "common/net/config.h"
#include "common/net/socket/inputstream.h"
#include "common/net/socket/outputstream.h"

#define GET_PACKETINDEX(a) ((a) >> 24)
#define SET_PACKETINDEX(a,index) ((a) = (((a) & 0xffffff) + ((index) << 24)))
#define GET_PACKETLENGTH(a) ((a) & 0xffffff)
#define SET_PACKETLENGTH(a,length) ((a) = ((a) & 0xff000000) + (length))
//note cn:
//消息头中包括：uint16_t - 2字节；uint32_t - 4字节中高位一个字节为消息序列号，
//其余三个字节为消息长度
//通过GET_PACKETINDEX和GET_PACKETLENGTH宏，
//可以取得UINT数据里面的消息序列号和长度
//通过SET_PACKETINDEX和SET_PACKETLENGTH宏，
//可以设置UINT数据里面的消息序列号和长度
#define PACKET_HEADERSIZE (sizeof(uint16_t) + sizeof(uint32_t))

typedef enum {
  kPacketExecuteStatusError = 0, //表示出现严重错误，当前连接需要被强制断开 
  kPacketExecuteStatusBreak, //表示返回后剩下的消息将不在当前处理循环里处理
  kPacketExecuteStatusContinue, //表示继续在当前循环里执行剩下的消息
  kPacketExecuteStatusNotRemove, //表示继续在当前循环里执行剩下的消息,
                                  //但是不回收当前消息
  kPacketExecuteStatusNotRemoveError,
} packet_executestatus_enum;


namespace pap_common_net {

namespace packet {

class Base {

 public:
   Base();
   virtual ~Base();
 
 public:
   int8_t status_;
   int8_t index_;

 public:
   virtual void cleanup() {};
   virtual bool read(socket::InputStream& inputstream) = 0;
   virtual bool write(socket::OutputStream& outputstream) const = 0;
   virtual uint32_t execute(
       pap_server_common_net::connection::Base* connection) = 0;
   virtual uint16_t getid() const = 0;
   virtual uint32_t getsize() const = 0;
   int8_t getindex() const;
   void setindex(int8_t index);
   uint8_t getstatus() const;
   void setstatus(uint8_t status);

};

}; //namespace packet

}; //namespace pap_common_net

#endif //PAP_COMMON_NET_PACKET_BASE_H_

functions:

virtual void cleanup() {}; //内部数据清理
　　virtual bool read(socket::InputStream& inputstream) = 0; //读取网络包
　　virtual bool write(socket::OutputStream& outputstream) const = 0; //写入网络包
　　virtual uint32_t execute(
　　pap_server_common_net::connection::Base* connection) = 0; //网络包执行
　　virtual uint16_t getid() const = 0; //获取包ID
　　virtual uint32_t getsize() const = 0; //获取包大小
　　int8_t getindex() const; //获取包索引
　　void setindex(int8_t index); //设置包索引
　　uint8_t getstatus() const; //获取包状态
　　void setstatus(uint8_t status); //设置包状态

variables:

int8_t status_; //状态

int8_t index_; //索引

/**
 * PAP Engine ( -- )
 * $Id factorymanager.h
 * @link -- for the canonical source repository
 * @copyright Copyright (c) 2013-2013 viticm( viticm@126.com )
 * @license
 * @user viticm<viticm@126.com>
 * @date 2014-1-3 10:11:38
 * @uses server and client net packet factory manager
 */
#ifndef PAP_COMMON_NET_PACKET_FACTORYMANAGER_H_
#define PAP_COMMON_NET_PACKET_FACTORYMANAGER_H_

#include "common/net/config.h"
#include "common/net/packet/factory.h"
#include "common/sys/thread.h"

namespace pap_common_net {

namespace packet {

class FactoryManager {

 public:
   FactoryManager();
   ~FactoryManager();

 public:
   uint32_t* packet_alloccount_;
 
 public:
   bool init();
   //根据消息类型从内存里分配消息实体数据（允许多线程同时调用）
   Base* createpacket(uint16_t pakcetid);
   //根据消息类型取得对应消息的最大尺寸（允许多线程同时调用）
   uint32_t getpacket_maxsize(uint16_t packetid);
   //删除消息实体（允许多线程同时调用）
   void removepacket(Base* packet);
   void lock();
   void unlock();
   static bool isvalid_packetid(uint16_t id); //packetid is valid

 private:
   Factory** factories_;
   uint16_t size_;
   pap_common_sys::ThreadLock lock_;

 private:
   void addfactory(Factory* factory);
   void addfactories_for_billinglogin();
   void addfactories_for_serverserver();
   void addfactories_for_clientlogin();
   void addfactories_for_loginworld();
   void addfactories_for_serverworld();
   void addfactories_for_clientserver();

};

}; //namespace packet

}; //namespace pap_common_net

extern pap_common_net::packet::FactoryManager* g_packetfactory_manager;

#endif //COMMON_NET_PACKETFACTORY_H_

网络包工厂管理器，即是把所有包对象加入到一个管理器中，然后有需要的时候再从工厂中取出来使用。

5、服务器select模式

上一部分的代码中，大家应该也看到了这个代码。那么为什么要select呢？服务器一次普通阻塞之下，一次只能一对一的问答，如果多个同时访问，就要讲究先来后到了。为了避免这样的问题，解决多用户同时访问不需要等待，则使用了select模式。那么我们来看看这个函数的具体用法与解释，还是引用一个前人已经总结出来的文章：socket的select。

下一部分将用一个服务器的实例来讲诉网络部分一次访问的过程。

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