Go語言實現(xiàn)AOI區(qū)域視野管理流程詳解
更新時間：2023年03月06日 11:27:25 作者：zhizhizhi志
在游戲中,場景里存在大量的物體.如果我們把所有物體的變化都廣播給玩家.那客戶端很難承受這么大的壓力.因此我們肯定會做優(yōu)化.把不必要的信息過濾掉.如只關(guān)心玩家視野所看到的.減輕客戶端的壓力,給玩家更流暢的體驗
優(yōu)化的思路一般是: 第一個是盡量降低向客戶端同步對象的數(shù)量,第二個是盡量降低單個對象向客戶端同步的數(shù)據(jù).
"九宮格"是最常見的視野管理算法了.它的優(yōu)點在于原理和實現(xiàn)都非常簡單.
// AOI 管理器
type AOIManager interface {
GetWidth() int
GetHeight() int
OnEnter(obj scene.GameObject, enterPos *geom.Vector2d) bool
OnLeave(obj scene.GameObject) bool
OnMove(obj scene.GameObject, movePos *geom.Vector2d) bool
OnSync()
}
一.定義管理器接口
1. 進入?yún)^(qū)域
2. 離開區(qū)域
3. 在區(qū)域移動
4. 同步信息
具體實現(xiàn):
type TowerAOIManager struct {
minX, maxX, minY, maxY float64 // 單位 m
towerRange float64 // 格子大小
towers [][]tower
xTowerNum, yTowerNum int
}劃分格子: 按照實際情況出發(fā),規(guī)定格子大小 towerRange. (一般 九個格子的范圍需大于屏幕看到的視野范圍) 這樣才能保證客戶端場景物體的生成和消失在玩家屏幕外.不會突然出現(xiàn).
// 構(gòu)造結(jié)構(gòu)
func NewTowerAOIManager(minX, maxX, minY, maxY float64, towerRange float64) AOIManager {
mgr := &TowerAOIManager{minX: minX, maxX: maxX, minY: minY, maxY: maxY, towerRange: towerRange}
mgr.init()
return mgr
}
func (m *TowerAOIManager) init() {
numXSlots := int((m.maxX-m.minX)/m.towerRange) + 1
m.xTowerNum = numXSlots
numYSlots := int((m.maxY-m.minY)/m.towerRange) + 1
m.yTowerNum = numYSlots
m.towers = make([][]tower, numXSlots)
for i := 0; i < numXSlots; i++ {
m.towers[i] = make([]tower, numYSlots)
for j := 0; j < numYSlots; j++ {
key := NewKey(int64(i), int64(j))
m.towers[i][j].init(int64(key))
}
}
}二.定義區(qū)域tower
type tower struct {
towerId int64
context *TowerSyncContext
mapId2Obj map[uint32]scene.GameObject // obj容器
mapId2Watcher map[uint32]scene.GameObject // 觀察集合
}func (t *tower) init(key int64) {
t.towerId = key
t.context = NewTowerSyncContext() // 同步信息
t.mapId2Obj = make(map[uint32]scene.GameObject)
t.mapId2Watcher = make(map[uint32]scene.GameObject)
}func (t *tower) AddObj(obj scene.GameObject, fromOtherTower scene.AOITower, bExclude bool) {
obj.SetAOITower(t)
t.mapId2Obj[obj.GetId()] = obj
if fromOtherTower == nil {
for watcherId, watcher := range t.mapId2Watcher {
if bExclude && watcherId == obj.GetId() {
continue
}
watcher.OnEnterAOI(obj)
}
} else {
// obj moved from other tower to this tower
for watcherId, watcher := range fromOtherTower.GetWatchers() {
if watcherId == obj.GetId() {
continue
}
if _, ok := t.mapId2Watcher[watcherId]; ok {
continue
}
watcher.OnLeaveAOI(obj)
}
for watcherId, watcher := range t.mapId2Watcher {
if watcherId == obj.GetId() {
continue
}
if _, ok := fromOtherTower.GetWatchers()[watcherId]; ok {
continue
}
watcher.OnEnterAOI(obj)
}
}
}
func (t *tower) RemoveObj(obj scene.GameObject, notifyWatchers bool) {
obj.SetAOITower(nil)
delete(t.mapId2Obj, obj.GetId())
if notifyWatchers {
for watcherId, watcher := range t.mapId2Watcher {
if watcherId == obj.GetId() {
continue
}
watcher.OnLeaveAOI(obj)
}
}
}
func (t *tower) addWatcher(obj scene.GameObject, bExclude bool) {
if bExclude {
if _, ok := t.mapId2Watcher[obj.GetId()]; ok {
// todo log
return
}
}
t.mapId2Watcher[obj.GetId()] = obj
// now obj can see all objs under this tower
for neighborId, neighbor := range t.mapId2Obj {
if neighborId == obj.GetId() {
continue
}
obj.OnEnterAOI(neighbor)
}
}
func (t *tower) removeWatcher(obj scene.GameObject) {
if _, ok := t.mapId2Watcher[obj.GetId()]; !ok {
// todo log
return
}
delete(t.mapId2Watcher, obj.GetId())
for neighborId, neighbor := range t.mapId2Obj {
if neighborId == obj.GetId() {
continue
}
obj.OnLeaveAOI(neighbor)
}
}
func (t *tower) GetWatchers() map[uint32]scene.GameObject {
return t.mapId2Watcher
}
func (t *tower) GetObjs() map[uint32]scene.GameObject {
return t.mapId2Obj
}
func (t *tower) GetTowerId() int64 {
return t.towerId
}
func (t *tower) AddSyncData(mod uint16, cmd uint16, msg protoreflect.ProtoMessage) {
t.context.AddSyncData(mod, cmd, msg)
}
func (t *tower) Broadcast() {
if len(t.context.fights) == 0 {
return
}
// 廣播協(xié)議
....
t.context.ClearContext()
}三.AOI的具體方法實現(xiàn)
我們在回過頭來繼續(xù)說 mgr 的方法.
1.進入實現(xiàn)
前提:
GameObject : 一切場景物體的基礎(chǔ)接口
type GameObject interface {}
Vector2d : X,Y 坐標(biāo)
type Vector2d struct {
x, y, w float64
}具體實現(xiàn):
如果是從上一個區(qū)域內(nèi)離開,則先走 離開上一個區(qū)域,然后計算當(dāng)前進入位置坐標(biāo)對應(yīng)的九宮區(qū)域,
然后把obj 加入到各個區(qū)域內(nèi)
func (m *TowerAOIManager) OnEnter(obj scene.GameObject, enterPos *geom.Vector2d) bool {
if obj.GetAOITower() != nil {
m.OnLeave(obj) // 離開上一個區(qū)域
}
obj.SetPosition(enterPos) // 設(shè)置當(dāng)前位置
// obj 視野范圍內(nèi)的所有區(qū)域
m.visitWatchedTowers(enterPos, obj.GetViewRange(), func(tower *tower) {
tower.addWatcher(obj, false)
})
t := m.getTowerXY(enterPos)
// 當(dāng)前位置所在的區(qū)域
t.AddObj(obj, nil, false)
return true
}
func (m *TowerAOIManager) getTowerXY(xyPos *geom.Vector2d) *tower {
xi, yi := m.transXY(xyPos.GetX(), xyPos.GetY())
return &m.towers[xi][yi]
}關(guān)鍵的方法:
計算obj當(dāng)前位置中,視野內(nèi)能被觀察到的所有區(qū)域.
func (m *TowerAOIManager) visitWatchedTowers(xyPos *geom.Vector2d, aoiDistance float64, f func(*tower)) {
ximin, ximax, yimin, yimax := m.getWatchedTowers(xyPos.GetX(), xyPos.GetY(), aoiDistance)
for xi := ximin; xi <= ximax; xi++ {
for yi := yimin; yi <= yimax; yi++ {
tower := &m.towers[xi][yi]
f(tower)
}
}
}
func (aoiman *TowerAOIManager) getWatchedTowers(x, y float64, aoiDistance float64) (int, int, int, int) {
ximin, yimin := aoiman.transXY(x-aoiDistance, y-aoiDistance)
ximax, yimax := aoiman.transXY(x+aoiDistance, y+aoiDistance)
return ximin, ximax, yimin, yimax
}
func (m *TowerAOIManager) transXY(x, y float64) (int, int) {
xi := int((x - m.minX) / m.towerRange)
yi := int((y - m.minY) / m.towerRange)
return m.normalizeXi(xi), m.normalizeYi(yi)
}
func (m *TowerAOIManager) normalizeXi(xi int) int {
if xi < 0 {
xi = 0
} else if xi >= m.xTowerNum {
xi = m.xTowerNum - 1
}
return xi
}
func (m *TowerAOIManager) normalizeYi(yi int) int {
if yi < 0 {
yi = 0
} else if yi >= m.yTowerNum {
yi = m.yTowerNum - 1
}
return yi
}2.離開區(qū)域
func (m *TowerAOIManager) OnLeave(obj scene.GameObject) bool {
obj.GetAOITower().RemoveObj(obj, true) // 離開當(dāng)前區(qū)域
// 查找視野內(nèi)所有區(qū)域,然后從關(guān)注列表中移除
m.visitWatchedTowers(obj.GetPosition(), obj.GetViewRange(), func(tower *tower) {
tower.removeWatcher(obj)
})
return true
}3.移動
每幀移動坐標(biāo)點 movePos
func (m *TowerAOIManager) OnMove(obj scene.GameObject, movePos *geom.Vector2d) bool {
oldX, oldY := obj.GetPosition().GetX(), obj.GetPosition().GetY()
obj.SetPosition(movePos) //設(shè)置當(dāng)前坐標(biāo)
t0 := obj.GetAOITower()
t1 := m.getTowerXY(movePos)
// 判斷移動是否跨區(qū)域了
if t0.GetTowerId() != t1.GetTowerId() {
t0.RemoveObj(obj, false)
t1.AddObj(obj, t0, true)
}
// 計算前后變化的區(qū)域,進行移除和添加關(guān)注列表
oximin, oximax, oyimin, oyimax := m.getWatchedTowers(oldX, oldY, obj.GetViewRange())
ximin, ximax, yimin, yimax := m.getWatchedTowers(movePos.GetX(), movePos.GetY(), obj.GetViewRange())
for xi := oximin; xi <= oximax; xi++ {
for yi := oyimin; yi <= oyimax; yi++ {
if xi >= ximin && xi <= ximax && yi >= yimin && yi <= yimax {
continue
}
tower := &m.towers[xi][yi]
tower.removeWatcher(obj)
}
}
for xi := ximin; xi <= ximax; xi++ {
for yi := yimin; yi <= yimax; yi++ {
if xi >= oximin && xi <= oximax && yi >= oyimin && yi <= oyimax {
continue
}
tower := &m.towers[xi][yi]
tower.addWatcher(obj, true)
}
}
return true
}4.同步
每幀同步所有區(qū)域變化的物體對象
func (m *TowerAOIManager) OnSync() {
for i := 0; i < m.xTowerNum; i++ {
for j := 0; j < m.yTowerNum; j++ {
m.towers[i][j].Broadcast()
}
}
}簡單的實現(xiàn)了 AOI 區(qū)域變化管理,當(dāng)然后面還需要優(yōu)化,我們知道"九宮格" 算法的缺點:
1 . 當(dāng)玩家跨越格子的時候,比如說從A點到B點.瞬間會有新增格子,那其中的對象就會進入視野,與此同時,就會有消失的格子,那其中的對象就要消失視野.這個瞬間就會出現(xiàn)一個流量激增點,它可能會導(dǎo)致客戶端卡頓等問題.
2. 流量浪費.有客戶端不需要的對象被同步過來了.我們知道它是基于格子來管理地圖對象的.那么就會無法保證九宮區(qū)域一定剛好是視野范圍.肯定是大于視野區(qū)域這樣才保證同步對象正確.(如果是俯視角那種 ,視野就會是一個 梯形范圍.)
或者你可以在服務(wù)端中,根據(jù)客戶端梯形視野在作一遍初篩.
到此這篇關(guān)于Go語言實現(xiàn)AOI區(qū)域視野管理流程詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go AOI區(qū)域視野管理內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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