基于Unity3D的多人在線游戲案例設計與實現(xiàn)

章國雁

(安徽工商職業(yè)學院,安徽 合肥 231131)

目前，國內外許多學者對于利用游戲引擎進行網絡游戲開發(fā)進行了大量的研究，如劉賢梅等利用Unity引擎為平臺，采用 MVC 架構實現(xiàn)了一款ARPG類型多人在線游戲；李偉在Unity3D的基礎上與網絡通信原理相結合，采用預測式位置同步的方式減少網絡延時帶來的誤差；干建松基于Unity引擎的Unet模塊實現(xiàn)了局域網的多人聯(lián)網游戲功能；吳晶晶等基于Unity3D引擎結合協(xié)同程序技術實現(xiàn)預先式同步數據讀取，實現(xiàn)了一款MMORPG類型的網絡游戲；薛玉倩介紹了基于Unity3D的網絡游戲總體設計與實現(xiàn)程序。以上學者研究，對于網絡游戲的開發(fā)技術起到了積極的推動作用。本文在前人的研究基礎上實現(xiàn)了一款多人在線游戲開發(fā)案例。

1 案例開發(fā)平臺

本案例以Unity3D游戲引擎為開發(fā)平臺，實現(xiàn)一款局域網多人聯(lián)網游戲，包含服務端和客戶端。網絡功能使用游戲引擎內置的Unet系統(tǒng)進行開發(fā)，該系統(tǒng)提供了NetworkManager網絡管理組件進行服務端和客戶端的創(chuàng)建，NetworkIdentity網絡標識組件進行網絡中每個物體的標識，NetworkTransform網絡傳輸組件進行網絡同步等。

2 游戲設計與實現(xiàn)

2.1 資源導入和創(chuàng)建預制體

導入案例資源圖片到Unity3D引擎，修改圖片類型為精靈Sprite，添加剛體組件Rigidbody2D和盒形碰撞器組件BoxCollider2D等，添加完成后創(chuàng)建為預制體。

2.2 游戲聯(lián)網和網絡同步

網絡游戲涉及到服務端和客戶端的創(chuàng)建、網絡地址和端口號、網絡中各類物體包括玩家的標識、網絡同步等問題。案例采用Unet系統(tǒng)的NetworkManager組件進行游戲網絡的管理，網絡地址設置為localhost(本機)，端口號為7777；在出生信息SpawnInfo一欄，注冊客戶端玩家、外星人、子彈等網絡游戲中需要進行實例化生成的物體。NetworkManagerHUD組件進行游戲服務端和客戶端創(chuàng)建的UI界面顯示。對網絡游戲中的物體添加NetworkIdentity組件進行網絡唯一標識和添加NetworkTransform組件進行網絡同步。

3 游戲算法及實現(xiàn)

3.1 創(chuàng)建外星人矩陣

游戲初始界面需要生成3行10列的外星人矩陣，同時矩陣保持左右水平移動，每次到達水平邊界時，向下移動一個距離。程序設計思路為，通過定義一個動態(tài)數組來存儲外星人矩陣數據，循環(huán)語句生成外星人數據后存入動態(tài)數組。以生成第一行的外星人為例，其核心代碼如下：

public GameObject alien1Prefab;//第一種外星人預制體

public List aliens = new List();//動態(tài)數組，存儲外星人矩陣數據

//服務端啟動時調用

public override void OnStartServer() {

float startx = -8; //表示在-8這個列的位置

for (int i = 0; i < 10; i++) {//循環(huán)語句實現(xiàn)外星人數據生成和存儲

CreateAlien(alien1Prefab,startx,12); //在12行的位置生成第一種外星人Alien1

startx += 1.6f; //每次偏移1.6的距離，保證alien圖標不重疊

}

}

//創(chuàng)建外星人alien函數

void CreateAlien(GameObject prefab,float posX,float posY) {

GameObject alien= Instantiate(prefab) as GameObject;//實例化一個alien

alien.transform.position = new Vector3(posX, posY, 0f);//指定位置

aliens.Add(alien); //把新生成的alien加入列表

NetworkServer.Spawn(alien); //同步生成到客戶端

}

3.2 玩家控制分離和移動同步

在客戶端中，當多個玩家進行網絡游戲時，用戶只能控制當前設備上的玩家，需要對玩家的控制權限進行分離。當玩家移動過后，需要保持其他客戶端網絡同步狀態(tài)。程序思路為通過isLocalPlayer屬性值判斷是否為當前玩家，如果不是則不能進行控制；當前玩家進行移動操作后，發(fā)送一個同步命令，其核心代碼如下：

private int oldDx; //之前的玩家位置

void Update () {

if (!isLocalPlayer) return; //是否本地玩家，不是則返回，控制分離

int dx = 0;

if (Input.GetKey(KeyCode.LeftArrow) || Input.GetKey(KeyCode.A))

dx -= 1;//向左移動一個位置

if (Input.GetKey(KeyCode.RightArrow) || Input.GetKey(KeyCode.D))

dx += 1; //向右移動一個位置

//當原來的值跟最新的值不一致，則說明玩家移動

if (dx != oldDx) {

CmdMove(dx); //調用移動函數

oldDx = dx; }

}

[Command]

void CmdMove(int dx) {//移動函數

if (!alive) return; //如果死亡狀態(tài)，則返回

moveX = dx;

GetComponent().SetDirtyBit(1);//發(fā)送同步命令

}

3.3 玩家開火和銷毀外星人

游戲實時監(jiān)控用戶的輸入指令，當用戶按下鼠標左鍵或者空格鍵時，玩家開火發(fā)射子彈，并在網絡中進行同步。其開火函數的部分代碼如下：

public GameObject bulletPrefab; //玩家的子彈預制體

[Command]

private void CmdShoot() {//開火函數

//實例化生成單個子彈物體

GameObject myBullet = (GameObject)Instantiate(bulletPrefab,

transform.position + Vector3.up, Quaternion.identity);

NetworkServer.Spawn(myBullet); //在網絡中同步生成子彈

}

3.4 外星人攻擊的算法及實現(xiàn)

由于游戲生成了3行10列的外星人矩陣，為了游戲的可玩性考慮，游戲設計時做了限制，初始狀態(tài)只允許最下面一行的外星人可以發(fā)射子彈，而上面兩行的外星人暫時不能發(fā)射子彈，當下面的外星人被銷毀時才可以發(fā)動攻擊。實現(xiàn)算法思路為，遍歷外星人動態(tài)數組的每個元素，尋找跟當前元素同一列的下一行外星人，如果能找到，則當前元素外星人不能發(fā)射子彈，如果尋找不到，則當前外星人為最下面一行，可以發(fā)射子彈。

3.5 子彈的設置

給子彈物體增加觸發(fā)器組件，程序判斷其他物體進入子彈觸發(fā)器范圍時，則銷毀該物體，同時銷毀子彈自身。以玩家子彈為例，如果進入觸發(fā)器的是外星人，則銷毀外星人物體和子彈自身。其觸發(fā)器核心代碼如下：

void OnTriggerEnter2D(Collider2D collider) {//collider指的是碰撞的物體

AlienInvader hitAlien = collider.gameObject.GetComponent();

if (hitAlien != null) {//判斷是否碰撞到了外星人

NetworkServer.Destroy(hitAlien.gameObject);//消除外星人

NetworkServer.Destroy(this.gameObject);//消除子彈自身

}

}

3.6 計分和游戲UI界面

良好的UI界面有助于提升游戲體驗，目前業(yè)內普遍采用的UI制作工具主要有uGUI和NGUI，其中uGUI是Unity3D引擎內置的制作工具，制作方便靈活；NGUI是一款專門用于UI制作的插件，功能強大，但需要單獨進行安裝。本案例采用uGUI系統(tǒng)進行UI界面的制作，使用Canvas畫布、Text文本、Image圖像、Button按鈕等控件搭建了游戲的登錄界面和游戲的運行界面，登錄界面包含創(chuàng)建主機UI和連接主機UI，運行界面包含計分UI和生命值UI。

4 發(fā)布測試

案例制作完成后，可以發(fā)布到本地PC端進行功能測試，如圖1所示，玩家控制已經分離，多個客戶端保持同步狀態(tài)，具備局域網多人在線游戲的聯(lián)網功能，具有較好的可玩性。

圖1 多人在線玩家測試

5 結束語

本文分析了一款2D休閑類多人在線游戲的設計與實現(xiàn)過程，該案例以Unity3D游戲引擎為開發(fā)平臺，設計及實現(xiàn)了外星人矩陣的移動和射擊算法，使用游戲引擎內置的Unet系統(tǒng)實現(xiàn)了局域網多人聯(lián)網功能，包含服務端和客戶端。經過測試，游戲畫面延遲小、游戲操作同步性高，具有較好的實時性。案例的設計思路和實現(xiàn)過程，對于網絡游戲開發(fā)和教學起到了借鑒作用，可供參考。