unity串口游戏通讯协议 unity通信协议

转载

lazihuman 2024-06-12 22:14:46

文章标签 unity串口游戏通讯协议 unity socket protobuf 字段 文章分类 游戏开发

引言

做Unity项目使用C#的Socket与服务器进行通信时，消息的解析有多种方案，比如protobuffer、Marshal、或BindaryReader/BindaryWriter等，但各有优缺点，再考虑到加/解密、压缩与解压缩、跨平台，最终还要考虑性能，其实最合适的方案只有一个。

Socket的处理

C#提供了两种方式的连接、收发数据的方式，一种是同步处理，一种是异步处理。

同步处理方式，需要自己使用多线程进行处理。连接时需要启动一个线程，发消息时启动一个线程，收消息启动一个线程。这样更可控，但如果经验不足，也容易出Bug，再者Unity（Mono）对线程的支持并不那么完美（可能出现线程挂起后，无法恢复），导致致命Bug。
异步处理，可以减少对线程的依赖，建议使用这种方式。

关于连接的处理，这里暂时不细述。

基于ProtoBuffer的协议

Protobuffer是个很好的方式，提供了一套完整的解决方案，有描述文件，有转换工具，多语言支持，使用简单，易于维护。

但protobuf性能损耗比较高，对于通信量大且频繁的游戏，就不太适用。

而且处理加密/解密、压缩/解压时，还要做额外的处理，并且累加了性能消耗，使性能降到不可接受的范围。

基于Marshal与C#序列化的协议

c/c++在序列化或反序列化内存二进制数据时，相对比较容易，大部门情况下，只需对内存块和Struct进行操作即可，无需编码太多解析代码。使用Marshal就是类型这种方，反序列过程是从托管内存传Byte[]与Struct进去，返回反序列好的Struct对像；序列化过程是把Struct对象传入非托管内存，转化为Byte[]。

具体实现方式这里不再陈述，百度上随便一搜就可以看到很多例子。

这种方式，实现起来也相对比较容易，解析性能比较高，特别是对比较大且复杂的消息。但托管内存与非托管内存的转换过程，会产生相应大小的临时对象，在Unity中会触发GC，导致性能折半。

一个致命的问题，如果结构中含有数组，会触发JIT，iOS系统只允许AOT，所以一但需要处理数组（非值类型的字段）在iOS上就会直接Crash。

因此，这种方式并不是一个好的选择，更不是通用的选择。

基于MemoryStream的协议解决

在C#的System.IO命名空间下，有BinaryReader与BinaryWriter两个类，分别处理对MemeoryStream的读写。

我们从Socket中接收到Byte[]后，通过种方式按读出每个字段，实现反序列化：

const int
Byte[] dataFromSocket = new Byte[MAX_BUFFER_SIZE];
 
MemoryStream ms = new MemoryStream();
BinaryReader br = new BinaryReader(ms);
            ms.Write(dataFromSocket, 0, MAX_BUFFER_SIZE);
 
            br.ReadInt16();
            br.ReadBoolean();
            br.ReadChars(10);
            ....
        
 
把C#对象，按顺序写入字段的值，实现序列化生成Byte[]，并传给Socket发送出去:
MemoryStream bwms = new MemoryStream(MAX_BUFFER_SIZE);
BinaryWriter bw = new BinaryWriter(bwms);
 
            bw.Write(0);//有很多重载，可以支持很多数据类型的写入
            ...
            bwms.ToArray();//转化为Byte[]，通过Socket发送

这种方式需要按照字段的顺序进行读取或写入，如果是通过程序员手动去写，工作量相当大的，面且很维护，增/删字段简直会让人崩溃，面且非常容易出错。

然而，我们可以通过编写一个工具，把protobuffer的消息定义文件（或别的定义方式）转化为有序的读/写代码，就像protobuffer生成的类文件一样。

这种方式，相比前两种，性能是最好，不但读/写方便，而且可以控制中间临时内存的创建数量（可使用对象池），大大减少Unity的GC。

目前我现在的项目主要使用这种方式，并开发了相应的工具。