小白探究UE4網路系列(一)、UE4網路基礎類分析
轉載請標明出處：http://www.cnblogs.com/zblade/
一、概要
搗鼓UE4也有兩個多月了，從這兒開始，逐步探究UE4中經典的值複製，RPC兩種同步方式。想要弄到其複製和呼叫的原理，就得從根本的網路層開始捋，優秀的文章有:
風蝕之月-UE4網路底層概覽-https://blog.ch-wind.com/ue4-network-overview/
知乎專欄-Exploring In UE4- https://zhuanlan.zhihu.com/p/34723199
各位如果想大概瞭解網路的基本流程，可以認真學習一下這兩篇文章，深入淺出講解的很明晰。
我也是在拜讀了這幾篇文章後，下定認真檢視UE4的原始碼，從根本上了解UE4的網路原理，實現方案，優化方案等。
整個系列應該比較長，就跟著自己的學習筆記，慢慢探究UE4的網路設計和實現，當作一個別樣的旅程
二、基本網路類
在遊戲開發中，基本的網路都是通用的，來自於Socket， 在UE中，使用的是其子類BSDSocket(伯克利套接字)，而對於BSDSocket的使用，又是封裝在SocketSubSystem中，又在其基礎上封裝了一層SocketSubSystemModule來做模組管理。
所以簡單的總結，其基本的層次為:
Socket->BSDSocket->SocketSubSystem->SocketSubSystemModule
那麼本文就介紹一下其基本的網路類，為後面的網路連線過程提供一個基本的知識印象。
2.1 基本網路類 Socket
這個類是最基本的類，自然就是和網路最底層掛鉤:IP 和 Port，主要用於實現對IP 和 port的連線，用於網路連線的繫結，監聽，資料收發。
2.1.1 基本介面
構建介面和解構函式:
inline FSocket() :
SocketType(SOCKTYPE_Unknown),
SocketDescription(TEXT("")),
IsNotSendEncrypt(false),
IsNotRecvDecrypt(false)
{ }
其中SocketType分為三類: None/TCP/UDP, 多一嘴，UE是以UDP為主的。IsNotSendEncrypt/IsNotRecvDecrypt 為收發加密相關。
2.1.2 繫結相關介面
virtual bool Bind(const FInternetAddr& Addr) = 0; virtual bool Connect(const FInternetAddr& Addr) = 0; virtual bool Close() = 0;
2.1.3 資料接受相關介面
virtual bool SetReceiveBufferSize(int32 Size, int32& NewSize) = 0; virtual bool Recv(uint8* Data, int32 BufferSize, int32& BytesRead, ESocketReceiveFlags::Type Flags = ESocketReceiveFlags::None) virtual bool RecvFrom(uint8* Data, int32 BufferSize, int32& BytesRead, FInternetAddr& Source, ESocketReceiveFlags::Type Flags = ESocketReceiveFlags::None)
2.1.4 資料傳送相關介面
virtual bool SetSendBufferSize(int32 Size, int32& NewSize) = 0; virtual bool SendTo(const uint8* Data, int32 Count, int32& BytesSent, const FInternetAddr& Destination); virtual bool Send(const uint8* Data, int32 Count, int32& BytesSent);
總結：這個類就是一個基類，大部分實現還是要看子類的override實現。
2.2 基本網路類 BSDSocket
繼承自Socket的類，相關介面實現更為完備，類似的類為FSocketBSDIPv6， 就在這兒一起處理了。
2.2.1 基本構造和析構介面
FSocketBSD(SOCKET InSocket, ESocketType InSocketType, const FString& InSocketDescription, ISocketSubsystem * InSubsystem)
: FSocket(InSocketType, InSocketDescription)
, Socket(InSocket)
, LastActivityTime(0)
, SocketSubsystem(InSubsystem)
, SendEncryptBufLength(DEFAULT_CRYPT_BUFFER_LEN)
, RecvEncryptBufLength(DEFAULT_CRYPT_BUFFER_LEN)
{
SendEncryptBuf = new char[DEFAULT_CRYPT_BUFFER_LEN];
RecvEncryptBuf = new char[DEFAULT_CRYPT_BUFFER_LEN];
}
/**
* Destructor.
*
* Closes the socket if it is still open
*/
virtual ~FSocketBSD()
{
Close();
delete[] SendEncryptBuf;
SendEncryptBuf = nullptr;
delete[] RecvEncryptBuf;
RecvEncryptBuf = nullptr;
}
比較簡單，相對父類而言，多了收發buff的構建和析構回收操作。
2.2.2 其他介面
也就是場景的資料收發，Bind， 連線，監聽，Wait幾個基本操作，也提供了多路操作。相對而言，重點關注幾個變數：
* UpdateActivity() 這個函式用於更新最新的存活時間戳，應該是用於心跳檢測相關的；
* FDateTime LastActivityTime: 最新的存活時間，用於心跳檢測，同上；
* ISocketSubsystem* SocketSubsytem 註釋中就說明了，只想建立其的SocketSubSystem, 所以BSDSocket的建立來自於SocketSubsystem的觸發，後面會分析到。
2.2.3 具體的實現
在對於的cpp中會有很多具體的實現，我就重點歸納幾個要點:
- Close: 內部會呼叫底層的closesocket來關閉socket
- Bind: 內部會呼叫底層的bind來Bind socket
- Connect: 同上，內部會呼叫底層的connect來connect socket
- Listen： 呼叫底層的listen介面，返回bool表示是否在監聽
- SendTo: 如果傳送的資料超過當前的buffer，會刪除當前Buffer, 擴大2倍用來儲存和加密資料， 然後執行傳送操作sendto，如果傳送資料量超過0，就預設為傳送成功，重新整理LastActivityTime
- Send: 同上，只是呼叫的介面為send
- RecvFrom: 接收介面，如果接收資料size超過當前Buffer，會刪除當前buffer，擴大2倍用來存放接收的資料，對於接收到的資料，會進行是否接收數量(Byte)小於0且不為BLOCK狀態，如果是則說明當前接收的資料不正確，返回。對於正確接受的資料，會進行解密操作，存放在對應Buffer中, 重新整理LastActivityTime
- Recv： 同上，只是呼叫的是recv介面，上面呼叫的是recvfrom介面，重新整理LastActivityTime
- GetConnectionState: 獲取當前Socket的狀態，根據LastActivityTime，如果當前連線正常，同時資料收發間隔超過5s，則判斷是否需要重新重新整理連結時間LastActivityTime，還是斷開連線
總結：這是專案中具體使用的BSDSocket，重點關注收發資料介面。
2.3 基本網路類 SocketSubsystem
前面介紹了Socket和BSDSocket，相當於介紹了工具，那麼如何使用這個工具？UE給我們將這個工具做了一層封裝，也就是SocketSubSystem，對於封裝好的介面，我們想要呼叫，一般不會直接去呼叫，而是包裝了一層，構建一個工具的管理器來進行相關的操作，避免和工具直接打交道。當然，UE還在SocketSubsystem的基礎上更進一步的封裝了Module來管理，後面會分析。
在實際的專案中，SocketSubsystem只是一個積累，具體的SocketSubsystem，還需要根據對於的平臺來進行建立，目前理出的主要的繼承關係如下:
ISocketSubsystem---FSocketSubsystemBSDCommon---FSocketSubsystemBSD ---FPS4SocketSubsystem
---FSwitchSocketSubsystem
---FSocketSubsystemWindows
---FSocketSubsystemLinux
---FSocketSubsystemMac
---FSocketSubsystemAndroid
---FSocketSubsystemBSDIPv6 ---FSocketSubsystemIOS
---FSocketSubsystemAndroidv6
---FSocketSubsystemSteam
---FSocketSubsystemHTML5
基本關係：在遊戲啟動的時候，會先載入SocketSubsystemModule， 然後觸發對應平臺的SocketSubsystem的建立，再執行對應的BSDSocket的建立，所以接下來看看SocketSubsystemModule的載入過程。
2.4 基本網路類 SocketSubsystemModule的載入
在遊戲啟動，或者編輯器啟動的時候(注意編輯器下不是執行play，而是編輯器啟動的時候)，會執行Module的載入。在UE4中，各個模組都會統一到Module設計中，對應於網路這部分，就是SocketSubsystemModule，下面來逐步跟隨追蹤其載入過程：
2.4.1 載入FOnlineSubsystemModule
首先會執行載入FOnlineSubsystemModule，在執行完該Module的載入後，會執行一次StartupModule（Module的虛擬函式介面，每個Module各自實現），在FOnlineSubsystemModule中實現為:
在載入完成後，會執行GetOnlineSubsystem的操作：
第一次載入的時候，OSSFactory為空，則會觸發執行CreateSubsystem的操作：
會在FOnlineFactoryNull中執行建立FOnlineSubsystemNull，然後執行初始化:
初始化的關鍵是： new FOnlineIdentityNull的建立：
裡面會執行Login，而Login會進入到ISocketSubsystem:Get操作：
最終來到了建立靜態SocketSubsystem的操作：
靜態第一次建立的時候，執行載入SocketSubsystemModule，則其會執行：
對應編輯器為Windows，則會執行：
建立完後的register：
總結：至此，完成了從FOnlineSubsystemModule的初始化，到SocketSubsystemModule的載入，然後完成SocketSubsystem的建立和註冊的流程。
本文就寫到這兒，主要分析了基本的網路類，網路system以及相關Module的載入，下一篇會重點分析NetDriver 和Connection 這兩個UE中的重頭類。
&n