13kB JavaScript实现的MOBA游戏网络同步技术

13kB JavaScript实现的MOBA游戏网络同步技术

作者 Nicholas Carlini
2020-11-21

连续第三年参加JS13k竞赛，目标是用不超过13kB的JavaScript代码制作游戏。今年的挑战是开发具有复杂网络功能的多人游戏——一个精简版MOBA（多人在线战术竞技游戏）。

点击此处播放游戏 | 源代码

核心目标

选择MOBA类型因其具备：

• 实时交互需求（支持多玩家与非玩家角色协同）
• 对网络延迟的容忍度（相比FPS游戏更宽松）
• 适中的对象数量（约100个活动单位）

网络同步方案

基础方案的问题

初始采用每100ms同步全量状态的方式，在5FPS更新频率和200ms延迟下会出现明显卡顿：

// 服务端基础逻辑
class MovingBlock {
    constructor() { this.position = ZERO; }
    update(dt) { this.position = this.position.add(NewVector(dt,0,0)); }
}

优化方案：运动预测

改为传输运动函数而非离散坐标：

function linear_move_withtime(start_pos, end_pos, rate, start_time) {
    return cur_time => 
        start_pos.lerp(end_pos,
            clamp((cur_time - start_time)/duration, 0, 1))
}

优势：

1. 带宽降低90%（仅方向变化时通信）
2. 客户端可60FPS平滑插值
3. 规避TCP顺序传输导致的卡顿

技术实现细节

增量状态同步

服务端通过差异检测仅发送变更属性：

var delta = Object.keys(state).reduce((diff, key) => {
    if (JSON.stringify(state[key]) === JSON.stringify(last_state[key])) return diff
    return {...diff, [key]: state[key]}
}, {})

函数序列化

通过特殊标记实现函数网络传输：

{
    _function: "linear_move_withtime",
    args: [[0,0,0], [5,0,0], 3, 0]
}

客户端预测

本地立即响应移动指令，再同步服务端确认：

// 客户端直接执行移动
player.move(target);
// 异步通知其他客户端
socket.emit('move', target);

典型问题与解决方案

1. 时间不同步
   通过服务端定期ping-pong校准各客户端时钟

2. 循环引用
   对象引用改为UID关联：

   A={id:"A", target: {id:"B"}}
   

3. ID冲突
   改用服务端单调递增ID生成器

性能数据

• 网络负载：平均10kB/s（百个对象+多玩家场景）
• 服务端频率：5FPS基础更新
• 客户端表现：60FPS流畅渲染

游戏元素实现

在剩余6kB空间内实现：

• 太空主题地图（复用星云粒子系统）
• 单位AI行为树（移动/攻击决策）
• 塔防机制（固定位置高伤害单位）

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