筆者介紹：姜雪偉，IT公司技術合夥人，IT高階講師，CSDN社群專家，特邀編輯，暢銷書作者，國家專利發明人;已出版書籍：《手把手教你架構3D遊戲引擎》電子工業出版社和《Unity3D實戰核心技術詳解》電子工業出版社等。

現在競技類網路遊戲比較火，市面上也出現了很多這種型別的遊戲競賽，提到網路遊戲就回避不了一個問題：同步技術，多個人在一個遊戲場景圍攻一個怪物或者說多人組隊戰鬥等等。現在在移動端的遊戲由於頻寬的限制，一般採用實時同步的方式是狀態同步，也就是說角色的狀態發生改變，才會去傳送訊息。舉個例子：

3D角色一般的動作狀態有：Idle，walk，run，attack等，玩家操作鍵盤或者觸控式螢幕按鈕，會觸發這些動作，一個遊戲場景中會有多個角色，每個角色都有自己的動作狀態，為了讓玩家能夠看到其他玩家在做什麼，需要同步，玩家預設狀態是idle，玩家剛出現時是idle狀態，這個時候，客戶端會把玩家的狀態，位置，方向傳送給伺服器，其他玩家也是一樣的，伺服器接收到資訊後，會把這些資訊傳送給除了它本人之外的其它玩家，這樣我們就可以看到其他玩家的狀態了。如果玩家從idle狀態轉化到walk狀態，這表明玩家的動作狀態發生了變化，這也需要將資訊發給伺服器，伺服器進行群發給其他玩家，這樣其他玩家就可以看到角色開始walk了。接下來如果玩家繼續走，客戶端就不傳送訊息給伺服器了，因為狀態沒發生變化，等狀態再變化時才會傳送訊息給伺服器，然後伺服器再群發訊息，在此過程中，其他客戶端會通過插值的方式把兩個狀態之間的距離實現出來，以此類推。。。。。。這就是所說的狀態同步模式。

下面介紹一下幀同步模式，幀同步含義遊戲客戶端接受來自網路的多個客戶端的操作，如果這些操作在各個客戶端是一樣的，那麼多個客戶端的顯示也就一樣了，這就帶來了“同步”的效果。所以在這種情況下，各個客戶端的運算要絕對一致，不能依賴諸如本地時間、本地隨機數等等“輸入”，而要一切以網路來的操作資料為主。

一般來說，大多數的遊戲客戶端引擎，都會定時呼叫一個介面函式，這個函式由使用者填寫內容，用來修改和控制遊戲中各種需要顯示的內容。比如在在Unity裡面叫Update()，這類函式通常會在每幀畫面渲染前呼叫，當用戶修改了遊戲中的各個角色的位置、大小後，就在下一幀畫面中顯示出來。而在幀同步的遊戲中，這個Update()

實現UpdateNet函式內容，其實就是定義一個堆疊用於存放網路發過來的訊息，通過幀監測將其資料拿出來使用，因為Update函式明顯比UpdateNet快的多，這就需要我們定義一個時間間隔用於訊息的傳送，比如50毫秒或者100毫米等。

private float AccumilatedTime = 0f;
 
private float FrameLength = 0.05f; //50 miliseconds 
//called once per unity frame 
public void Update() {
    //Basically same logic as FixedUpdate, but we can scale it by adjusting FrameLength 
    AccumilatedTime = AccumilatedTime + Time.deltaTime;
 
    //in case the FPS is too slow, we may need to update the game multiple times a frame 
    while(AccumilatedTime > FrameLength) {
        GameFrameTurn ();
        AccumilatedTime = AccumilatedTime - FrameLength;
    }
}

private void GameFrameTurn() {
    //first frame is used to process actions 
    if(GameFrame == 0) {
        if(LockStepTurn()) {
            GameFrame++;
        }
    } else {
        //update game 
        SceneManager.Manager.TwoDPhysics.Update (GameFramesPerSecond);
         
        List<IHasGameFrame> finished = new List<IHasGameFrame>();
        foreach(IHasGameFrame obj in SceneManager.Manager.GameFrameObjects) {
            obj.GameFrameTurn(GameFramesPerSecond);
            if(obj.Finished) {
                finished.Add (obj);
            }
        }
         
        foreach(IHasGameFrame obj in finished) {
            SceneManager.Manager.GameFrameObjects.Remove (obj);
        }
         
        GameFrame++;
        if(GameFrame == GameFramesPerLocksetpTurn) {
            GameFrame = 0;
        }
    }
}

幀同步遊戲中，由於需要“每一幀”都要廣播資料，所以廣播的頻率非常高，這就要求每次廣播的資料要足夠的小。最好每一個網路幀，能在一個MTU以下，這樣才能有效降低底層網路的延遲。同樣的理由，我們為了提高實時性，一般也傾向於使用UDP而不是TCP協議，這樣底層的處理會更高效。但是，這樣也會帶來了丟包、亂序的可能性。因此我們常常會以冗餘的方式——比如每個幀資料包，實際上是包含了過去2幀的資料，也就是每次發3幀的資料，來對抗丟包。也就是說三個包裡面只要有一個包沒丟，就不影響遊戲。

網路抖動的產生原因：在網路遊戲中，各個客戶端的執行條件和環境往往千差萬別，有的硬體好一些，有的差一些，各方的網路情況也不一致；時不時玩家的網路還會在遊戲過程中，發生臨時的擁堵，我們稱之為“網路抖動”。可能導致客戶端收到“過去時間”裡的一堆網路幀，客戶端需要拿出一定的時間去處理這些堆積的網路幀，因此，客戶端必須要有處理這些堆積起來的網路資料的能力。

實時同步遊戲最重要的是流暢，然而影響遊戲流暢的因素很多，網路頻寬的限制，CPU運算和渲染效率的限制。一般玩家控制的角色的動作，包括當前客戶端控制的角色，還是應該從網路幀裡面獲得行為資料，因為如果玩家愛控制角色不一致的太多，整個遊戲場面就會差更多。很多遊戲中的怪物AI都是根據玩家角色來設定的，所以一旦玩家角色的行為是同步的，那麼大多數的怪物的表現還是一致的。

幀同步遊戲技術，並不存在一種可以讓遊戲流暢的通用做法，而是需要和遊戲具體做很多結合，在減少資料包，優化遊戲快進體驗，控制發包速度上儘量調優。同時還需要和遊戲產品策劃一起，平衡一致性、實時性、公平性的策略，才能真正達到流暢遊戲的目的。