FPS游戏开发流程全解析

原创已于 2025-07-01 17:14:23 修改 · 762 阅读

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#游戏 #流程图

于 2024-04-01 11:07:23 首次发布

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本文解析FPS游戏框架执行流程，包括初始化、连接、主循环和退出四个阶段。客户端负责输入采集、本地预测等，服务器处理游戏逻辑、物理计算等。主循环持续处理各类事件，直到满足退出条件。该框架兼顾流畅性、公平性和稳定性，支持异常处理。

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~~文章摘要~~

FPS游戏框架执行流程主要包括初始化、连接、主循环和退出四个阶段。客户端负责输入采集、本地预测、渲染和状态校正，服务器处理游戏逻辑、物理计算和状态同步。双方通过UDP网络通信，客户端采用预测和校正机制减少延迟感知，服务器确保权威计算和防作弊。主循环持续处理游戏逻辑、物理模拟、资源管理和网络事件，直到满足退出条件。该框架兼顾游戏流畅性、公平性和稳定性，支持断线重连等异常处理。

一、FPS游戏框架执行流程概述

游戏启动
    ↓
初始化模块（输入、网络、渲染、资源、物理、游戏逻辑）
    ↓
连接服务器（客户端） / 监听客户端连接（服务器）
    ↓
进入主循环
    ↓
循环体：
    ├─ 采集玩家输入（客户端）
    ├─ 生成并发送玩家命令（客户端）
    ├─ 接收并处理服务器状态（客户端）
    ├─ 本地游戏逻辑预测与状态校正（客户端）
    ├─ 处理客户端命令并更新游戏状态（服务器）
    ├─ 物理和碰撞检测（客户端和服务器）
    ├─ 资源加载与管理（异步）
    ├─ 渲染当前帧（客户端）
    ├─ 广播游戏状态快照（服务器）
    └─ 处理网络事件（断线、重连等）
    ↓
退出条件满足，退出主循环
    ↓
断开连接，释放资源，游戏结束

二、详细执行流程步骤

1. 游戏启动与初始化

客户端：
- 初始化输入系统（键鼠、手柄等）
- 初始化网络模块，准备连接服务器
- 初始化渲染引擎，加载基础资源
- 初始化游戏逻辑模块和物理引擎
- 初始化资源管理器，准备异步加载资源
服务器：
- 初始化网络监听端口
- 初始化游戏逻辑模块（地图、玩家管理等）
- 初始化状态管理和会话管理模块
- 准备数据库连接（如有）

2. 连接与会话建立

客户端：
- 连接服务器，完成握手和身份验证
- 进入游戏大厅或直接进入游戏
服务器：
- 接受客户端连接
- 创建玩家会话，分配玩家ID
- 发送初始游戏状态快照

3. 主循环执行

客户端主循环

采集输入
读取键盘、鼠标、手柄输入，生成PlayerCommand。
本地预测
根据输入更新本地游戏状态，减少延迟感知。
发送命令
将玩家命令打包发送给服务器（UDP为主，带可靠机制）。
接收服务器状态
接收服务器广播的游戏状态快照。
状态校正
对比本地预测状态和服务器状态，进行插值或回滚修正。
物理与碰撞检测
处理本地物理模拟，保证游戏体验流畅。
渲染
根据当前游戏状态渲染场景和UI。
资源管理
异步加载和卸载资源，保证性能。
网络事件处理
处理断线重连、心跳检测等。

服务器主循环

接收客户端命令
监听所有客户端发送的命令。
处理游戏逻辑
根据命令更新游戏状态（玩家移动、射击、交互等）。
物理与碰撞检测
服务器权威的物理计算，防作弊。
状态更新
更新全局游戏状态。
广播状态快照
定期向所有客户端发送游戏状态快照。
管理会话
处理玩家连接、断线、重连。
日志与监控
记录游戏事件，监控服务器状态。

4. 退出与清理

客户端或服务器满足退出条件（玩家退出、服务器关闭等）
断开网络连接
释放资源，保存必要数据
关闭程序

三、执行流程示意图（简化版）

flowchart TD
    Start[游戏启动]
    Init[初始化模块]
    Connect[连接服务器 / 监听连接]
    MainLoop[进入主循环]

    subgraph 客户端流程
        Input[采集输入]
        Predict[本地预测]
        SendCmd[发送命令]
        RecvState[接收服务器状态]
        Correct[状态校正]
        PhysicsC[物理与碰撞]
        Render[渲染]
        Resource[资源管理]
        NetEvent[网络事件处理]
    end

    subgraph 服务器流程
        RecvCmd[接收客户端命令]
        Logic[处理游戏逻辑]
        PhysicsS[物理与碰撞]
        UpdateState[更新游戏状态]
        Broadcast[广播状态快照]
        Session[管理会话]
        Log[日志与监控]
    end

    ExitCheck{退出条件?}
    Cleanup[断开连接，释放资源]
    End[游戏结束]

    Start --> Init --> Connect --> MainLoop
    MainLoop --> Input --> Predict --> SendCmd --> RecvState --> Correct --> PhysicsC --> Render --> Resource --> NetEvent --> ExitCheck
    ExitCheck -- 否 --> MainLoop
    ExitCheck -- 是 --> Cleanup --> End

    MainLoop --> RecvCmd --> Logic --> PhysicsS --> UpdateState --> Broadcast --> Session --> Log --> MainLoop