【unity&Node.js篇】多人联机游戏开发代码规范

多人联机游戏前端（Unity）与后端（Node.js）代码规范说明书

这份代码规范旨在帮助多人联机游戏的开发团队建立一致性和高质量的代码标准，涵盖前端（Unity）和后端（Node.js）开发部分。无论是游戏逻辑的实现、多人同步机制、网络通信还是错误处理，都需要清晰的规范来确保代码的可维护性、可扩展性与高效性。

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1. Unity 前端代码规范

1.1 命名规范

• 变量、函数命名：

  • 使用 PascalCase（大驼峰）命名类、结构体及脚本文件名称。例如：

    public class PlayerController { }
    

  • 使用 camelCase（小驼峰）命名变量和函数。例如：

    private int playerHealth;
    void UpdatePlayerHealth(int health) { }
    

• 常量命名：常量使用 全大写 + 下划线 命名规则。

  const int MAX_PLAYERS = 10;
  const float JUMP_FORCE = 10f;
  

• 脚本组织与命名：

  • 每个文件命名与类名一致，避免同一个文件中包含多个类。
  • 按功能模块组织脚本，如 Controllers/, Managers/, Models/。

1.2 文件结构与组织

/project-root
  /Assets
    /Scripts
      /Controllers  # 控制玩家行为、游戏核心逻辑等
      /Managers     # 管理游戏状态、网络连接、UI管理等
      /Models       # 游戏数据模型，玩家、敌人等
      /Utils        # 工具类，常用辅助功能
    /Prefabs        # 游戏对象预制件
    /Scenes         # 游戏场景
    /UI             # 用户界面相关资源

1.3 游戏逻辑规范

• 更新函数（Update）与协程（Coroutine）：

  • Update() 只用于处理与每帧更新相关的逻辑，避免在其中进行耗时操作。
  • 对于延迟或等待操作，使用协程 IEnumerator 来管理异步行为。

  // 使用协程管理等待时间
  IEnumerator WaitAndLoadLevel(float waitTime) {
      yield return new WaitForSeconds(waitTime);
      // 加载新场景或执行其他操作
  }
  

• 事件驱动编程：

  • 通过 Unity 的 Event System 或自定义的事件系统来管理玩家动作、UI 更新等事件，避免频繁使用 Update() 来处理状态。

  示例：

  public delegate void PlayerEventHandler();
  public event PlayerEventHandler OnPlayerDeath;
  
  void Die() {
      // 玩家死亡事件触发
      OnPlayerDeath?.Invoke();
  }
  

1.4 网络通信规范

在多人游戏中，前端与后端的网络通信通常是通过 WebSocket 或 HTTP 协议实现的。

• WebSocket 通信：

  • 使用 WebSocket 客户端库进行与服务器的实时通信。
  • 采用 JSON 格式进行数据传输，尽量简洁，避免传输过多的无用数据。
  • 消息格式应该包括标识符、请求/响应数据、状态码等。

  示例：

  using WebSocketSharp;
  
  WebSocket ws = new WebSocket("ws://localhost:8080");
  ws.OnMessage += (sender, e) => {
      Debug.Log("Message from server: " + e.Data);
  };
  ws.Connect();
  ws.Send("{\"action\": \"join_game\", \"player_id\": 123}");
  

• 游戏状态同步：

  • 定期同步玩家位置、状态信息，避免过多的数据传输影响性能。
  • 使用 客户端预测与服务器验证 模式来减少延迟对游戏体验的影响。

1.5 性能优化

• 对象池（Object Pool）：避免频繁实例化和销毁对象，使用对象池来复用对象。
• 减少 Update() 的使用：将不需要每帧更新的逻辑放到 Coroutine 或者定时器中，避免 Update() 执行过于频繁。

1.6 UI与资源管理

• UI规范：UI元素应保持一致性，避免过多的 UI 层级，尽量减少重绘操作。
• 资源加载：使用异步加载资源，避免加载时造成帧率波动。

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2. Node.js 后端代码规范

2.1 命名规范

• 文件命名：后端文件采用 小写字母 + 连字符 命名方式。例如：

  /controllers/user-controller.js
  /models/game-model.js
  /routes/game-routes.js
  

• 变量命名：采用 camelCase 方式。例如：

  const gameState = { score: 0, level: 1 };
  const playerId = req.params.id;
  

• 常量命名：常量使用 全大写 + 下划线。例如：

  const MAX_PLAYERS = 100;
  const GAME_DURATION = 60;  // 60秒
  

2.2 文件结构与组织

/project-root
  /controllers       # 处理请求的控制器
  /models            # 数据模型，数据库交互
  /routes            # 路由配置
  /services          # 游戏逻辑、业务逻辑
  /middlewares       # 中间件，如认证、权限控制
  /config            # 配置文件（数据库、Redis、JWT等）
  /utils             # 工具类，辅助函数
  /tests             # 测试相关
  server.js          # 服务器启动文件

2.3 异步编程与错误处理

• Promise 与 async/await：在处理数据库、网络请求等异步操作时，使用 async/await 来提高代码的可读性和可维护性。

  示例：

  const getPlayerInfo = async (playerId) => {
    try {
      const player = await PlayerModel.findById(playerId);
      return player;
    } catch (err) {
      console.error('Error fetching player:', err);
      throw new Error('Player not found');
    }
  };
  

• 错误处理：全局错误处理机制，通过中间件来统一处理 API 错误，避免应用崩溃。

  示例：

  app.use((err, req, res, next) => {
    console.error(err);
    res.status(500).json({ message: 'Internal server error' });
  });
  

2.4 WebSocket 实现

• 使用 WebSocket 实现实时通信：后端使用 WebSocket 服务器与前端进行通信，确保实时性。

  示例（使用 ws 库）：

  const WebSocket = require('ws');
  const wss = new WebSocket.Server({ port: 8080 });
  
  wss.on('connection', (ws) => {
    ws.on('message', (message) => {
      console.log('received: %s', message);
      ws.send('Message received');
    });
  
    ws.send('Welcome to the server');
  });
  

• 消息格式：

  • 定义清晰的消息格式，确保消息类型、状态码、数据内容一目了然。

  示例（JSON 消息格式）：

  {
    "action": "player_joined",
    "playerId": 123,
    "gameState": {
      "score": 0,
      "level": 1
    }
  }
  

2.5 API设计

• RESTful API：设计清晰的 RESTful API 接口，支持用户认证、游戏状态查询、数据更新等功能。

  示例：

  GET /api/games/:gameId  # 获取游戏状态
  POST /api/games/start   # 开始游戏
  PUT /api/games/:gameId  # 更新游戏状态
  

• 数据验证与清洗：使用验证库（如 express-validator）确保传入数据的有效性和安全性。

  示例：

  const { body, validationResult } = require('express-validator');
  
  app.post('/api/games', [
    body('gameName').isString().isLength({ min: 3 }),
    body('maxPlayers').isInt({ min: 2, max: 10 })
  ], (req, res) => {
    const errors = validationResult(req);
    if (!errors.isEmpty()) {
      return res.status(400).json({ errors: errors.array() });
    }
    // 创建游戏逻辑
  });
  

2.6 性能优化与负载均衡

• 负载均衡：在多个服务器之间分发负载，确保后端服务的高可用性和扩展性。可以使用 Nginx 或者专门的负载均衡工具如 HAProxy，或者通过云服务提供的负载均衡功能。

• 连接池管理：对于数据库的连接，使用连接池来复用连接，避免频繁创建和销毁连接，提升性能。例如使用 pg-pool 来管理 PostgreSQL 数据库连接池。

  示例：

  const { Pool } = require('pg');
  const pool = new Pool({
    user: 'user',
    host: 'localhost',
    database: 'game_db',
    password: 'password',
    port: 5432,
  });
  
  pool.query('SELECT * FROM players WHERE id = $1', [playerId], (err, res) => {
    if (err) {
      console.error('Database query error', err);
    } else {
      console.log('Player data:', res.rows[0]);
    }
  });
  

• 缓存机制：使用缓存技术如 Redis 来缓存常用数据，减少对数据库的压力，提高响应速度。例如，可以将游戏状态、排行榜等信息缓存到 Redis 中。

  示例：

  const redis = require('redis');
  const client = redis.createClient();
  
  // 缓存玩家信息
  client.setex('player:123', 3600, JSON.stringify(playerData));
  
  // 获取缓存
  client.get('player:123', (err, result) => {
    if (err) throw err;
    if (result) {
      console.log('Player data from cache:', JSON.parse(result));
    } else {
      console.log('No cache, query database');
    }
  });
  

• 异步任务队列：对于长时间运行的任务（如生成报告、大量计算等），使用任务队列（如 Bull、RabbitMQ）来异步执行，避免阻塞主线程。

  示例（使用 Bull 任务队列）：

  const Queue = require('bull');
  const myQueue = new Queue('game-tasks', 'redis://localhost:6379');
  
  // 添加任务
  myQueue.add({ taskType: 'calculate_score', playerId: 123 });
  
  // 处理任务
  myQueue.process(async (job) => {
    if (job.data.taskType === 'calculate_score') {
      return await calculatePlayerScore(job.data.playerId);
    }
  });
  

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3. 测试与质量保证

3.1 单元测试与集成测试

• 前端（Unity）：

  • 使用 NUnit 框架进行单元测试，确保游戏逻辑的正确性。编写测试用例覆盖常见功能，如玩家控制、物理碰撞、UI显示等。
  • 使用 Unity Test Framework 进行自动化测试，集成到 CI/CD 流程中。

  示例：

  using NUnit.Framework;
  
  public class PlayerControllerTests
  {
      [Test]
      public void TestPlayerHealthDecrease()
      {
          var player = new GameObject().AddComponent<PlayerController>();
          player.TakeDamage(10);
          Assert.AreEqual(90, player.health);
      }
  }
  

• 后端（Node.js）：

  • 使用 Mocha 和 Chai 进行单元测试和集成测试，确保 API 接口、数据库操作等功能的正确性。
  • 配合 supertest 进行 HTTP 请求的自动化测试。

  示例：

  const request = require('supertest');
  const app = require('../server'); // 你的 Express 应用
  
  describe('GET /api/games/:gameId', () => {
    it('should return the game state', async () => {
      const res = await request(app)
        .get('/api/games/123')
        .expect(200);
  
      expect(res.body).to.have.property('score');
      expect(res.body.score).to.be.a('number');
    });
  });
  

3.2 持续集成与持续部署（CI/CD）

• 设置 CI/CD 流程，通过 GitHub Actions、GitLab CI 或 Jenkins 等工具实现自动化构建、测试和部署。
• 自动化执行单元测试、集成测试，确保代码变更不会破坏现有功能。
• 部署时，使用 Docker 容器化应用，确保生产环境与开发环境一致。

示例 GitHub Actions 配置：

name: Node.js CI

on:
  push:
    branches:
      - main
  pull_request:
    branches:
      - main

jobs:
  build:
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
      - name: Checkout code
        uses: actions/checkout@v2

      - name: Set up Node.js
        uses: actions/setup-node@v2
        with:
          node-version: '16'

      - name: Install dependencies
        run: npm install

      - name: Run tests
        run: npm test

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4. 安全性与数据保护

4.1 用户认证与授权

• JWT（JSON Web Token）认证：使用 JWT 进行用户认证，确保每个请求都能验证用户身份。JWT 可以携带用户信息和权限，避免频繁查询数据库。

  示例：

  const jwt = require('jsonwebtoken');
  
  // 生成 JWT
  const token = jwt.sign({ userId: playerId }, 'secret-key', { expiresIn: '1h' });
  
  // 验证 JWT
  jwt.verify(token, 'secret-key', (err, decoded) => {
    if (err) {
      return res.status(401).send('Unauthorized');
    }
    req.userId = decoded.userId;
    next();
  });
  

• 权限控制：根据用户的角色和权限控制对不同 API 的访问，例如管理员才能访问某些操作，玩家只能访问游戏相关功能。

4.2 数据加密与隐私保护

• 数据加密：敏感数据，如密码、支付信息等，应加密存储，使用 bcrypt 等库进行密码加密。

  const bcrypt = require('bcrypt');
  
  // 加密密码
  bcrypt.hash(password, 10, (err, hashedPassword) => {
    if (err) throw err;
    // 存储 hashedPassword
  });
  
  // 比较密码
  bcrypt.compare(password, hashedPassword, (err, isMatch) => {
    if (err) throw err;
    if (isMatch) {
      // 密码匹配
    } else {
      // 密码不匹配
    }
  });
  

• HTTPS：所有的 API 请求应通过 HTTPS 协议进行加密，保护用户数据不被中间人攻击。

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5. 总结

这份多人联机游戏开发的前端与后端代码规范，旨在提供一套高效且一致的开发标准。通过合理的命名规范、代码组织、网络通信策略、性能优化、安全性措施及测试实践，开发团队可以更容易地管理代码、保障游戏体验的一致性与稳定性、提高开发效率并快速响应玩家需求。遵循这些最佳实践，能够提升开发的协作性，减少潜在的技术债务，确保游戏项目顺利进行并达到预期的质量水平。