1.7　萬物皆Actor

合理分割功能是分布式模型的一大難點，我們需要尋找一種模式，它既能符合游戲邏輯的表達，又能讓計算機高效執(zhí)行。

游戲業(yè)界苦苦追尋著更適合當(dāng)代游戲的服務(wù)端模型，驀然回首，幾十年前就被提出的Actor并發(fā)模型就在燈火闌珊處。如圖1-25所示，在Actor模型中，每個Actor相互隔離，只通過消息通信，具有天然的并發(fā)性。

圖1-25　Actor模型的示意圖

想要借用Actor模型的理念，首先要了解什么是Actor模型。

1.7.1　靈感來自Erlang

Actor模型由來已久。早在1973年，Carl Hewitt提出了Actor并發(fā)計算的理論模型；1991年愛立信推出的編程語言Erlang將Actor模型融入語言里，并應(yīng)用在通信領(lǐng)域里。2009年前后，珠三角的一些游戲公司（四三九九、菲音、明朝網(wǎng)絡(luò)）開始大規(guī)模地將Erlang語言應(yīng)用于游戲領(lǐng)域。2012年前后，云風(fēng)（吳云洋的網(wǎng)名）開源了C語言Actor模型框架Skynet，并稱之為游戲服務(wù)端引擎，且將其應(yīng)用在不少商業(yè)游戲上。

1.7.2　對世界的抽象

Actor模型的理念——萬物皆Actor，它是更進一步的面向?qū)ο螅窗咽篱g萬物都當(dāng)作Actor對象。Actor可以代表一個角色、一只動物，也可以代表整個游戲場景，圖1-26展示的是用Actor模型抽象的一個游戲世界，方括號代表Actor的類型，id代表Actor的標(biāo)識，中間文本代表名稱。

圖1-26　萬物皆Actor

說明：Skynet中將Actor對象稱為服務(wù)，Erlang中將其稱為進程（不同于操作系統(tǒng)進程），為統(tǒng)一術(shù)語，在解釋Actor模型時，使用“Actor”一詞；在Skynet的語義下，使用“服務(wù)”一詞。

在圖1-27中，每個Actor都會包含自身狀態(tài)（HP、Coin），以及一個信箱（消息隊列），Actor通過給其他Actor“寄信”來實現(xiàn)通信。至于收到信件后的反應(yīng)，取決于收信的Actor。

圖1-27　Actor示意圖

整個Actor系統(tǒng)可類比為“郵局”，它負(fù)責(zé)信件的傳送。如圖1-28所示，Actor1001給1002發(fā)送信件，請求“查詢登錄玩家數(shù)量”，寄出的“信件”經(jīng)由郵局，投遞到Actor1002的信箱。由于各個Actor相互獨立，計算機很容易讓它們并行工作。

圖1-28　Actor消息傳遞示意圖

如果理論解釋不易理解，不妨直接看代碼。代碼1-10用Lua定義了Role類型的Actor對象。代碼中的local Role=function()...end用定義方法的方式定義了一個類，這是Lua的特殊語法，只需記住這段代碼定義了Role類，它包含id、coin、hp這三個屬性和dispatch方法即可。dispatch是處理消息的方法，參數(shù)source代表消息發(fā)送方，參數(shù)msg代表消息內(nèi)容。如果收到“work”，角色會努力工作賺錢，并督促發(fā)送方努力工作（發(fā)送“work”給對方）；如果收到“eat”，角色會吃美食恢復(fù)健康。

代碼1-10　定義一個Actor對象（Lua語言）

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local Role = function()
    local M = {
        id = -1,    --Actor標(biāo)識
        coin = 100,
        hp = 200,
    }

    function M:dispatch(source, msg)
        if msg == "work" then
            self.coin = self.coin + 10
            print(self.id.." work, coin:"..self.coin)
            send(self.id, source, "work")
        elseif msg == "eat" then
            self.hp = self.hp + 5
            print(self.id.." eat, hp:"..self.hp)
            else
                --更多消息處理
            end
    end

    return M
end

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Actor系統(tǒng)會提供newactor（創(chuàng)建Actor對象）、send（向Actor發(fā)送消息）之類的方法，如代碼1-11中，創(chuàng)建了4個Role類型的Actor，它們的id是從101到104，這里讓101給102發(fā)送“work”，103給104發(fā)送“eat”。

代碼1-11　創(chuàng)建Actor對象并發(fā)送消息（Lua語言）

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newactor(101, Role())
newactor(102, Role())
newactor(103, Role())
newactor(104, Role())
send(101, 102, "work")
send(103, 104, "eat")

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圖1-29是代碼1-11中4個Role對象的運行示意圖，其中101和102這兩個Actor在相互督促工作，努力賺錢；103讓104吃好喝好。圖1-30展示了代碼1-11的運行結(jié)果，盡管是101先向102發(fā)送“work”后，103再向104發(fā)送“eat”，但各個Actor是并行執(zhí)行的，因此消息處理的順序不確定。

圖1-29　代碼1-11運行的示意圖

圖1-30　代碼1-11的運行結(jié)果

1.7.3　為何適用

為什么說Actor模型適用于游戲開發(fā)呢？

回顧1.4.3節(jié)的多進程程序，從某種程度上說，Actor模型和傳統(tǒng)的多進程服務(wù)端結(jié)構(gòu)有很多相似之處。不同的是，一個操作系統(tǒng)進程會占用很多的系統(tǒng)資源，按照1.5.3節(jié)的分析，進程不僅會占用較多的內(nèi)存，操作系統(tǒng)在切換進程（線程）時也會占用較多的CPU時間，一臺物理機只能運行幾百個進程，這會限制游戲的業(yè)務(wù)分割。

舉個例子，假設(shè)要開發(fā)一款斗地主游戲（如圖1-31所示），每局游戲由3名玩家參與。那么，一種處理方式是開啟多個進程，每個進程處理多張桌子的邏輯（如圖1-32所示）。如果每個進程可以處理10張桌子，單臺物理機開啟100個進程就可以支撐3000名玩家。但是，進程A和進程B究竟是什么東西呢？是桌子集合？它其實是計算機系統(tǒng)的概念，因為在現(xiàn)實世界找不到對應(yīng)的事物，所以不容易理解。還有一種方法，即讓每個進程只處理一張桌子的邏輯，然而由于進程會占用很多的系統(tǒng)資源，因此這樣做會導(dǎo)致單臺物理機只能支持幾百名玩家。

圖1-31　《斗地主》游戲示意圖

圖1-32　傳統(tǒng)的多進程模型

Erlang、Skynet通過內(nèi)部處理，讓每個Actor都是輕量級的，可讓每張桌子獨立分開（如圖1-33所示），讓游戲邏輯更符合現(xiàn)實世界場景。同時，Actor與多進程模型同樣具備天然分布式屬性，在圖1-33中，不同的桌子可以運行在不同的物理機上。

圖1-33　Actor模型提供了更多的靈活性

對游戲服務(wù)端而言，Actor并發(fā)模型給游戲業(yè)務(wù)的分割提供了靈活性。

再回顧1.2.3節(jié)的簡單服務(wù)端程序，如果說Node.js提供了“單線事件模型”的運行環(huán)境，那么Skynet提供了Actor模型的運行環(huán)境（如圖1-34所示）。

圖1-34　類比Node.js和Skynet

現(xiàn)在，你已經(jīng)初步了解游戲服務(wù)端開發(fā)所需的關(guān)鍵技術(shù)，以及一些需要注意的事項。本書分為“學(xué)以致用”“入木三分”“各個擊破”三大篇章，第一篇“學(xué)以致用”就是要讓讀者能夠以最快的速度做出成品。接下來我們使用Skynet引擎，先把游戲做出來！