【学习总结】《Unity3D网络游戏》Part 1

2023-10-11 23:03:40

以前都是在客户端这边研究一些逻辑和画面效果，乘着大四最后一个寒假学习一些服务端和客户端交互的内容，正好买了这本书，边看边做边写笔记，希望能用到毕设里面

另外多提一句。微软居然把暴雪收购了！！我超，这下压力来到了索尼这边

Socket相关

socket概念

网络上的两个程序通过一个双侠奴工的通信连接实现数据交换，这个连接的一端称为一个Socket。一个Socket包含了进行网络通信必需的五种信息：
连接使用的协议、本地主机的IP地址、本地的协议端口、远程主机的IP地址和远程协议端口

Socket通信的流程

开启一个连接之前，需要创建一个Socket对象（使用API Socket），然后绑定本地使用的端口（使用API Bind）。对服务端而言，绑定的步骤相当于给手机插上SIM卡，确定了“手机号”。对客户端而言，连接时（使用API Connect）会由系统分配端口，可以省去绑定的步骤
服务端开启监听（使用API Listen），等待客户端接入。相当于电话开机，等待别人呼叫
客户端连接服务器（使用API Connect），相当于手机拨号
服务器接收连接（使用API Accept），相当于接听电话并说出“喂”
客户端和服务端通过Send和Receive等API收发数据，操作系统会自动完成数据的确认、重传等步骤，确保传输的数据准确无误
某一方关闭连接（使用API Close），操作系统会执行“四次挥手”的步骤，关闭双方连接，相当于挂断电话

上图画出了整个通信流程，而后续的代码基本就是根据这个流程图来写的

TCP和UDP协议

TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，与TCP相对应的UDP协议是无连接的、不可靠的、但传输效率较高的协议

Unity异步Echo程序

客户端部分

首先给使用UGUI搭建一个简单的界面

客户端代码如下

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System;
using UnityEngine;
using System.Net.Sockets;
using UnityEngine.UI;

public class Echo : MonoBehaviour
{
    Socket socket;//定义套接字

    //UGUI 这里声明界面元素
    public InputField inputField;
    public Text text;

    //接收缓冲区
    byte[] readBuff = new byte[1024];
    string recvStr = "";

    //点击链接按钮
    public void Connection()
    {
        //Socket
        socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,
            SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);
        socket.BeginConnect("127.0.0.1",8888,ConnectCallback,socket);//改为异步连接
        // socket.Connect("127.0.0.1",8888);//连接函数
    }

    //Connect回调函数
    public void ConnectCallback(IAsyncResult ar)
    {
        try{
            Socket socket = (Socket) ar.AsyncState;
            socket.EndConnect(ar);
            Debug.Log("Socket Connect Succ");
            socket.BeginReceive(readBuff,0,1024,0,ReceiveCallback,socket);//异步接收
        }
        catch(SocketException ex){
            Debug.Log("Socket Connect fail" + ex.ToString());
        }
    }

    public void ReceiveCallback(IAsyncResult ar)
    {
        try{
            Socket socket = (Socket) ar.AsyncState;
            int count = socket.EndReceive(ar);
            recvStr = System.Text.Encoding.Default.GetString(readBuff,0,count);
            socket.BeginReceive(readBuff,0,1024,0,ReceiveCallback,socket);//这里是一个递归的调用
        }
        catch(SocketException ex){
            Debug.Log("Socket Receive fail" + ex.ToString());
        }
    }

    //点击发送按钮
    public void Send()
    {
        //Send
        string sendStr = inputField.text;//得到发送的消息
        byte[] sendBytes = System.Text.Encoding.Default.GetBytes(sendStr);
        socket.BeginSend(sendBytes,0,sendBytes.Length,0,SendCallback,socket);
        // socket.Send(sendBytes);
    }

    //Send回调
    public void SendCallback(IAsyncResult ar)
    {
        try{
            Socket socket = (Socket) ar.AsyncState;
            int count = socket.EndSend(ar);
            Debug.Log("Socket Send Succ" + count);
        }
        catch(SocketException ex){
            Debug.Log("Socket Send fail" + ex.ToString());
        }
    }

    private void Update() 
    {
        text.text = recvStr;
    }
}

注释部分

Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);
用于创建一个Socket对象，它的三个参数分别代表地址族，套接字类型和协议。地址族知名使用的是IPV4还是IPV6，
InterNetwork代表IPV4,InterNetworkV6代表IPV6。
SocketType是套接字类型，游戏中最常用的是字节流套接字，即Stream。ProtocolType指明协议
客户端通过socket.Connect（远程IP地址，远程端口）连接服务端。
Connect是一个阻塞方法，程序会卡住直到服务端回应（接受、拒绝或者超时）
客户端通过socket.send发送数据。GetBytes（字符串）把字符串转换成byte这也是一个阻塞方法。该方法接受一个byte[]类型的参数指明要发送的内容。Send的返回值指明发送数据的长度程序用System.Text.Encoding.Default.[]数组，然后发送给服务端
客户端使用socket.Receive接受服务端数据。
Receive也是阻塞方法，没有收到服务端的数据时，程序将卡在Receive不会往下执行
Receive带有一个byte[]类型的参数，它存储接收到的数据
Receive的返回值指明接收到的数据的长度。之后使用System.Text.Encoding.Default.GetString（readBuff，0，count）将byte[]
通过socket.close()关闭连接
通过BeginConnect和EndConnect来让客户端代码变成异步进行，防止程序卡死
IAsyncResult是.NET提供的一种异步操作，通过名为BeginXXX和EndXXX的两个方法来为实现原本同步方法的异步调用
BeginXXX方法中包含同步方法中所需的参数，此外还包含两个参数：一个AsyncCallback委托和一个用户定义的状态对象委托用来调用回调方法，状态对象用来向回调方法传递状态信息，且BeginXXX方法返回一个实现IAsyncResult接口的对象，EndXXX方法用于结束异步操作并且返回结果
EndXXX方法含有一个IAsyncResult参数，用于获取异步操作是否完成的信息，它的返回值与同步方法相同
BeginReceive的参数为（readBuff,0,1024,ReceiveCallback,socket）
第一个参数readBuff表示接收缓冲区，第二个参数0表示从readBuff第0位开始接收数据，这个参数和TCP粘包问题有关
第三个参数1024代表每次最多接收1024个字节，假如服务端回应一串长长的数据，那一次也只会收到1024个字节
BeginReceive的调用位置
程序在两个地方调用了BeginReceive，一个是ConnectCallback，在连接成功后，就开始接收数据，接收到数据之后，回调函数ReceiveCallback被调用
另一个是BeginReceive内部，接受完一串数据之后，等待下一串数据的到来
Update和recvStr
在Unity中，只有主线程可以操作UI组件。由于异步回调是在其他线程执行的，如果在BeginReceive给text.text赋值，Unity会弹出异常信息，所以只能在主线程中
异步BeginSend参数说明
buffer Byte类型的数组，包含需要发送的数据
offset 从Buffer中的offset位置开始发送
size 将要发送的字节数
socketFlags SocetFlags值的按位组合，这里设置为0
callback 回调函数，一个AsyncCallbakc委托
state 一个用户定义对象，其中包含发送操作的相关信息。当操作完成时，此对象会传递给EndSend委托

服务器部分

服务器这边使用Visual Studio建立一个C#控制台程序，代码如下

using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace EchoServer
{
    //该类用于保存客户端的信息
    class ClientState
    {
        public Socket socket;
        public byte[] readBuff = new byte[1024];
    }

    class Program
    {
        //监听Socket
        static Socket listenfd;

        //定义一个字典集合保存所有客户端的信息，这样的结构可以通过clientState = clients[Socket]进行快速访问
        static Dictionary<Socket, ClientState> clients = new Dictionary<Socket, ClientState>();

        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Hello world");

            //Socket
            listenfd = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);

            //Bind
            IPAddress ipAdr = IPAddress.Parse("127.0.0.1");
            IPEndPoint ipEp = new IPEndPoint(ipAdr, 8888);
            listenfd.Bind(ipEp);

            //Listen
            listenfd.Listen(0);
            Console.WriteLine("[服务器]启动成功");

            //Accept
            listenfd.BeginAccept(AccpetCallback,listenfd);

            //waiting
            Console.ReadLine();
        }

        //Accept回调
        //处理三件事情：
        //1.给新的连接分配ClientState，并且把它添加到clients列表之中
        //2.异步接收客户端数据
        //3.再次调用BeginAccept实现循环
        public static void AccpetCallback(IAsyncResult ar)
        {
            try
            {
                Console.WriteLine("[服务器]Accept");
                Socket listenfd = (Socket)ar.AsyncState;
                Socket clientfd = listenfd.EndAccept(ar);

                //clients列表，将连接上的客户端Socket加入列表
                ClientState state = new ClientState();
                state.socket = clientfd;
                clients.Add(clientfd,state);

                //接收数据BeginReceive
                clientfd.BeginReceive(state.readBuff,0,1024,0,ReceiveCallback,state);

                //继续接收Accept
                listenfd.BeginAccept(AccpetCallback,listenfd);
            }
            catch(SocketException ex)
            {
                Console.WriteLine("Socket Accept fail" + ex.ToString());
            }
        }

        //ReceiveCallBack是BeginReceive的回调函数，它也处理了三件事情
        //1.服务端收到消息之后，回应客户端
        //2.如果收到客户端关闭连接的信号“if(count==0)”，断开连接
        //3.继续调用BeginReceive接收下一个数据
        public static void ReceiveCallback(IAsyncResult ar)
        {
            try
            {
                ClientState state = (ClientState)ar.AsyncState;
                Socket clientfd = state.socket;
                int count = clientfd.EndReceive(ar);

                //客户端关闭
                if(count == 0)
                {
                    clientfd.Close();
                    clients.Remove(clientfd);
                    Console.WriteLine("Socket Close");
                    return;
                }

                string recvStr = System.Text.Encoding.Default.GetString(state.readBuff,0,count);
                byte[] sendBytes = System.Text.Encoding.Default.GetBytes("echo"+ recvStr);

                clientfd.Send(sendBytes);//减少代码量，不适用异步
                clientfd.BeginReceive(state.readBuff,0,1024,0,ReceiveCallback,state);
            }
            catch(SocketException ex)
            {
                Console.WriteLine("Socket Receive fail" + ex.ToString());
            }
        }
    }
}

//注释部分
//1.绑定Bind
//listenfd.Bind(ipEp)将给listenfd套接字绑定Ip和端口，这里也可以更改为真实的IP地址，一样有效

//2.监听Listen
//服务端通过listenfd.Listen(backlog)开启监听，等待客户端连接。参数backlog指定队列中最多可以容纳等待接受的连接数，0代表不限制

//3.应答Accept
//开启监听后，服务器调用listenfd.Accept()接受客户端连接。Accept()返回了一个新客户端的Socket对象，对于服务器来说，它有一个监听Socket，用来监听和应答客户端的连接
//对每一个客户端还有一个专门的Socket用来处理该客户端的数据

//4.IPAddress和IPEndPoint
//使用IPAddress指定IP地址，使用IPEndPoint指定IP和端口

//5.Receive方法将接收到的字节流保存到readBuff上

码农公寓

【学习总结】《Unity3D网络游戏》Part 1

目录

Socket相关

socket概念

Socket通信的流程

TCP和UDP协议

Unity异步Echo程序

客户端部分

服务器部分

测试

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