在 Node.js 如火如荼发展的今天，我们已经可以用它来做各种各样的事情。前段时间UP主参加了极客松活动，在这次活动中我们意在做出一款让“低头族”能够更多交流的游戏，核心功能便是 Lan Party 概念的实时多人互动。极客松比赛只有短得可怜的36个小时，要求一切都敏捷迅速。在这样的前提下初期的准备显得有些“水到渠成”。跨平台应用的 solution 我们选择了node-webkit，它足够简单且符合我们的要求。
按照需求，我们的开发可以按照模块分开进行。本文具体讲述了开发 Spaceroom（我们的实时多人游戏框架）的过程，包括一系列的探索与尝试，以及对 Node.js、WebKit 平台本身的一些限制的解决，和解决方案的提出。
Getting started
Spaceroom 一瞥
在最开始，Spaceroom 的设计肯定是需求驱动的。我们希望这个框架可以提供以下的基础功能：
能够以 房间(或者说频道) 为单位，区分一组用户
能够接收收集组内用户发来的指令
在各个客户端之间对时，能够按照规定的 interval 精确广播游戏数据
能够尽量消除由网络延迟带来的影响
当然，在 coding 的后期，我们为 Spaceroom 提供了更多的功能，包括暂停游戏、在各个客户端之间生成一致的随机数等（当然根据需求这些都可以在游戏逻辑框架里自己实现，并非一定需要用到 Spaceroom 这个更多在通信层面上工作的框架）。
APIs
Spaceroom 分为前后端两个部分。服务器端所需要做的工作包括维护房间列表，提供创建房间、加入房间的功能。我们的客户端 APIs 看起来像这样:
spaceroom.connect(address, callback) – 连接服务器
spaceroom.createRoom(callback) – 创建一个房间
spaceroom.joinRoom(roomId) – 加入一个房间
spaceroom.on(event, callback) – 监听事件
……
客户端连接到服务器后，会收到各种各样的事件。例如一个在一间房间中的用户，可能收到新玩家加入的事件，或者游戏开始的事件。我们给客户端赋予了“生命周期”，他在任何时候都会处于以下状态的一种：
你可以通过 spaceroom.state 获取客户端的当前状态。
使用服务器端的框架相对来说简单很多，如果使用默认的配置文件，那么直接运行服务器端框架就可以了。我们有一个基本的需求：服务器代码 可以直接运行在客户端中，而不需要一个单独的服务器。玩过 PS 或者 PSP 的玩家应该清楚我在说什么。当然，可以跑在专门的服务器里，自然也是极好的。
逻辑代码的实现这里简略了。初代的 Spaceroom 完成了一个 Socket 服务器的功能，它维护房间列表，包括房间的状态，以及每一个房间对应的游戏时通信（指令收集，bucket 广播等）。具体实现可以参看源码。
同步算法
那么，要怎么才能使得各个客户端之间显示的东西都是实时一致的呢？
这个东西听起来很有意思。仔细想想，我们需要服务器帮我们传递什么东西？自然就会想到是什么可能造成各个客户端之间逻辑的不一致：用户指令。既然处理游戏逻辑的代码都是相同的，那么给定同样的条件，代码的运行结果也是相同的。唯一不同的就是在游戏过程当中，接收到的各种玩家指令。理所当然的，我们需要一种方式来同步这些指令。如果所有的客户端都能拿到同样的指令，那么所有的客户端从理论上讲就能有一样的运行结果了。
网络游戏的同步算法千奇百怪，适用的场景也各不相同。Spaceroom 采用的同步算法类似于帧锁定的概念。我们把时间轴分成了一个一个的区间，每一个区间称为一个 bucket。Bucket 是用来装载指令的，由服务器端维护。在每一个 bucket 时间段的末尾，服务器把 bucket 广播给所有客户端，客户端拿到 bucket 之后从中取出指令，验证之后执行。
为了降低网络延迟造成的影响，服务器接到的来自客户端的指令每一个都会按照一定的算法投递到对应的 bucket 中，具体按照以下步骤：
设 order_start 为指令携带的指令发生时间， t 为 order_start 所在 bucket 的起始时间
如果 t + delay_time <= 当前正在收集指令的 bucket 的起始时间，将指令投递到 当前正在收集指令的 bucket 中，否则继续 step 3
将指令投递到 t + delay_time 对应的 bucket 中
其中 delay_time 为约定的服务器延迟时间，可以取为客户端之间的平均延迟，Spaceroom 里默认取值80，以及 bucket 长度默认取值48. 在每个 bucket 时间段的末尾，服务器将此 bucket 广播给所有客户端，并开始接收下一个 bucket 的指令。客户端根据收到的 bucket 间隔，在逻辑中自动进行对时，将时间误差控制在一个可以接受的范围内。