基于Bonjour和Stream局域網(wǎng)移動(dòng)游戲通信框架的設(shè)計(jì)

李君鋒

摘要：本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于Bonjour和Stream的網(wǎng)絡(luò)游戲通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了iPhone/iPad之間通過(guò)局域網(wǎng)進(jìn)行發(fā)布游戲服務(wù)、手機(jī)間連接及互相通信等功能。系統(tǒng)采用了Foundation框架、NSStream協(xié)議和Bonjour協(xié)議進(jìn)行系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，解決了自定義界面、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、互相通信等問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：IOS； Bonjour；Stream；局域網(wǎng)通信框架

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）20-0036-02

在當(dāng)代移動(dòng)設(shè)備的普及下，越來(lái)越多人熱衷于手機(jī)游戲，而現(xiàn)在多數(shù)游戲都是基于廣域網(wǎng)的，所以開(kāi)發(fā)一套玩家通過(guò)局域網(wǎng)進(jìn)行相互交互的游戲通信框架成為可能。在局域網(wǎng)無(wú)線通信中，信息數(shù)據(jù)通過(guò)電磁波的傳輸，到達(dá)指定接收的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)中，不受到任何電路的范圍限制，同時(shí)在使用過(guò)程中，不僅方便快捷，而且在對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)操作的過(guò)程中，還具有操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[1]。通過(guò)此框架，用戶(hù)能夠方便地建立移動(dòng)設(shè)備之間的通信，搭建局域網(wǎng)游戲世界，使得用戶(hù)聚焦于游戲本生而非數(shù)據(jù)如何傳遞。一般的通信使用Socket通信，連接時(shí)需要通過(guò)輸入服務(wù)器的IP地址和端口信息才能建立連接，這在局域網(wǎng)游戲中是非常不方便的。本文擬開(kāi)發(fā)一套基于Bonjour和Stream的游戲通信框架，讓玩家能夠方便創(chuàng)建局域網(wǎng)游戲，讓用戶(hù)也能更方便的開(kāi)發(fā)局域網(wǎng)游戲。

1 程序架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)模塊劃分

系統(tǒng)整體可以劃分為監(jiān)聽(tīng)服務(wù)端、服務(wù)端和客戶(hù)端三大部分。其中監(jiān)聽(tīng)服務(wù)端實(shí)現(xiàn)了NSNetServiceBrowserDelegate協(xié)議，主要用于實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)服務(wù)、查找服務(wù)、獲取通信的數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)等功能，其中包含的模塊有，監(jiān)聽(tīng)服務(wù)模塊、管理服務(wù)模塊；服務(wù)端實(shí)現(xiàn)的主要功能有，設(shè)置服務(wù)器、管理服務(wù)、收到連接、發(fā)送服務(wù)端消息、管理客戶(hù)端，其中包含的模塊有管理服務(wù)模塊、消息處理模塊、客戶(hù)端管理模塊；而客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)的主要功能有連接服務(wù)器、消息處理、創(chuàng)建客戶(hù)端，其中包含的模塊有消息處理模塊、服務(wù)連接模塊。

圖1描述了監(jiān)聽(tīng)服務(wù)端的功能分布圖。其中監(jiān)聽(tīng)服務(wù)模塊通過(guò)- （void） serverDidEnableBonjour：（TCPServer *）server withName：（NSString *）string方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)上已發(fā)布的服務(wù)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，而管理服務(wù)模塊則是通過(guò)實(shí)現(xiàn)NSNetServiceBrowserDelegate協(xié)議的方法對(duì)服務(wù)進(jìn)行管理，并且把服務(wù)添加進(jìn)服務(wù)集合里，方便用戶(hù)對(duì)服務(wù)的管理。

圖2描述了服務(wù)端的功能分布圖。其中管理服務(wù)模塊中實(shí)現(xiàn)套接字接收新連接事件callbackSocketConnectionAcceptedCallBack，并把連接了的服務(wù)建立成客戶(hù)端存進(jìn)于客戶(hù)端集合中，方便用戶(hù)進(jìn)行管理；而消息處理模塊中實(shí)現(xiàn)了NSStreamDelegate協(xié)議的- （void）stream： handleEvent：方法，把輸入流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成NSData，然后再通過(guò)NSSelectorFromString轉(zhuǎn)換成回調(diào)函數(shù)，方便用戶(hù)在外部對(duì)不同類(lèi)型的消息進(jìn)行處理。

圖3描述了客戶(hù)端的功能分布圖。服務(wù)連接模塊通過(guò)Bonjour已經(jīng)解析的服務(wù)器地址或服務(wù)器地址進(jìn)行連接服務(wù)器，使用CFStreamCreatePairWithSocketToHost方法創(chuàng)建了一個(gè)到服務(wù)器的TCP/IP連接，以及一對(duì)輸入輸出流。然后將它們轉(zhuǎn)換為等價(jià)的OC對(duì)象——NSInputStream和NSOutputStream。

1.2 技術(shù)架構(gòu)

圖4描述了此框架的架構(gòu)。首先用戶(hù)需要在自定義游戲房間界面通過(guò)單例類(lèi)BonjourKit創(chuàng)建監(jiān)聽(tīng)服務(wù)createBrowserInClass，并把當(dāng)前類(lèi)設(shè)置代理類(lèi)用于有新服務(wù)時(shí)通過(guò)[BonjourKit sharedBonjourKit].pServiceBrowser.pArrServices獲取服務(wù)集合更新列表，若是創(chuàng)建游戲房間則作為服務(wù)器端。[[BonjourKitsharedBonjourKit] createServerName：]；若加入游戲房間，則作為客戶(hù)端[[BonjourKit sharedBonjourKit] createClientIndex： Name：]；然后在主要的游戲?qū)永镌O(shè)置當(dāng)前類(lèi)為代理類(lèi)，用于實(shí)現(xiàn)各類(lèi)通信消息的處理。

2 核心功能設(shè)計(jì)

1）利用Bonjour建立通信。Bonjour是一種能夠自動(dòng)查詢(xún)接入網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備或應(yīng)用程序的協(xié)議，也稱(chēng)為零配置聯(lián)網(wǎng)，能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)上的電腦、設(shè)備和服務(wù)。Bonjour 使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 IP 協(xié)議來(lái)允許設(shè)備自動(dòng)發(fā)現(xiàn)彼此，而不需輸入IP 地址或配置DNS 服務(wù)器。Bonjour 抽象掉 ip 和 port 的概念，讓我們聚焦于更容易理解的 service。通過(guò) Bonjour，一個(gè)應(yīng)用程序 publish 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù) service，然后網(wǎng)絡(luò)中的其他程序就能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)這個(gè) service，從而可以向這個(gè) service 查詢(xún)其 ip 和 port，然后通過(guò)獲得的 ip 和 port 建立 socket 連接進(jìn)行通信[2]。通常通過(guò) NSNetService （建立與發(fā)布 service）和 NSNetServiceBrowser （監(jiān)聽(tīng)查詢(xún)網(wǎng)絡(luò)上的 service）來(lái)使用 Bonjour[3]。

2）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)消息通信封裝了兩個(gè)NSStream，NSInputStream用于從socket讀取數(shù)據(jù)，NSOutputStream用于寫(xiě)入數(shù)據(jù)，因?yàn)镾tream是單向的，所以每一個(gè)socket都需要建立兩個(gè)NSStream。NSStreamEvent是一個(gè)流事件枚舉，在-（void）stream：handleEvent： 函數(shù)使用switch語(yǔ)句來(lái)判別NSStreamEvent常量[4]。

3）通過(guò)Bonjour協(xié)議，創(chuàng)建NSNetService對(duì)象發(fā)布服務(wù)到網(wǎng)絡(luò)中，而這時(shí)需要定義一個(gè)唯一的服務(wù)類(lèi)型名，此處服務(wù)類(lèi)型名設(shè)置為"_mygame._tcp."[5]。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)有服務(wù)被添加或者移除時(shí)候，NSNetServiceBrowser的委托方法會(huì)被調(diào)用，在其中進(jìn)行需要的邏輯處理，并且加入到服務(wù)集合中，方便更新服務(wù)列表。

4）若玩家作為客戶(hù)端，選擇其中一個(gè)服務(wù)加入其中時(shí)，會(huì)向選中的服務(wù)發(fā)送resolveWithTimeout：方法驗(yàn)證服務(wù)是可用的和準(zhǔn)備您的應(yīng)用程序，同時(shí)設(shè)定NSNetService來(lái)回調(diào)事件；若玩家作為服務(wù)端，創(chuàng)建了一個(gè)服務(wù)并且被某個(gè)客戶(hù)端連接時(shí)，會(huì)觸發(fā)SocketConnectionAcceptedCallBack方法得到新接受連接的套接字并創(chuàng)建readstream和writestream，并以此創(chuàng)建一個(gè)Client對(duì)象并存入客戶(hù)端集合中。

5）服務(wù)端或者客戶(hù)端在接受NSData數(shù)據(jù)后，根據(jù)消息頭調(diào)用對(duì)應(yīng)的消息處理函數(shù)并把消息以鍵-值的詞典方式傳遞過(guò)去，而在代理類(lèi)中應(yīng)實(shí)現(xiàn)需要的消息處理函數(shù)。

3 結(jié)論

本文介紹了如何使用Bonjour和Stream發(fā)布網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和互相通信。用戶(hù)只需要編寫(xiě)好游戲間的通信類(lèi)型以及處理，就能快速地進(jìn)行局域網(wǎng)游戲的開(kāi)發(fā)。并且Bonjour的使用并不局限于iPhone與iPad，通過(guò)Bonjour探測(cè)可以發(fā)布Bonjour服務(wù)的任何類(lèi)型的設(shè)備。

在框架的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，利用Bonjour建立的局域網(wǎng)連接是相較穩(wěn)定的，但網(wǎng)絡(luò)環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，所以這是一種相對(duì)穩(wěn)定，在某些情況下仍可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的延遲。本框架只加入了有限的功能性，但已形成了基本框架。但要實(shí)現(xiàn)更為穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通信更復(fù)雜的功能，仍有待開(kāi)發(fā)與拓展。

參考文獻(xiàn)：

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