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  • java开发如何进行远程调试远程服务器,在远程服务器上设置断点 本机设置断点调试大家都会,那如何在远程服务器上设计断点调试.今天我来教大家,JAVA远程调试断点技术
  • 学习JAVA游戏服务器开发需要了解的情况

    万次阅读 多人点赞 2018-06-11 16:09:38
    一,游戏服务器开发的工作介绍近来遇到有很多人想从其它开发领域转到游戏服务器开发行业上来,他们或许觉得游戏服务器开发工资高,或许觉得做游戏服务器需要掌握的技术更高级,可以锻炼自己,或许觉得想换个环境等等...

    一,游戏服务器开发的工作介绍

    近来遇到有很多人想从其它开发领域转到游戏服务器开发行业上来,他们或许觉得游戏服务器开发工资高,或许觉得做游戏服务器需要掌握的技术更高级,可以锻炼自己,或许觉得想换个环境等等。不管出于什么原因吧,做为一名几年的游戏服务器开发者,当然是持欢迎态度的,那么我就先介绍一下游戏服务器开发的工作吧,游戏服务器开发具体要做哪些工作呢?

    1,团队沟通

    基本上不管做什么开发,都是一个团队来完成的,游戏也是如此,游戏团队一般由老板,总经理,CTO(技术主管),主策划(领导一些人,包括数值策划,系统策划,特效策划),主美(领导一些人,包括原画,UI设计,特效动作设计),客户端主程(领导一些人,客户端程序员,客户端程序员...),服务器主程(领导一些人,包括服务器程序员,服务器程序员),外加运维。而游戏的大部分逻辑实现与逻辑数据验证都会放在服务器端,所以服务端程序需要明确了解策划的需求,要了解就需要沟通,沟通方式的正确与否,直接关系到功能的实现是否正确,由于游戏逻辑的复杂性,单纯的文档描述可能不会非常完整,不像其它行业需求文档就几百页,详细的图文并茂,制定好之后也很少变化。所以做为一名游戏程序员,一定要有良好的沟通方式和技巧。

    2,架构设计

    这个架构设计就像盖房子打基础,基础好,房子就稳固,基础不好,房子高了就容易倒。架构设计需要结合软件工程学来搞,它需要对服务器的整个流程有足够的了解,对需求的变化有足够的认识。架构的设计一般有几个特性。

    首先是易用性,架构一旦完成,在开发的时候就要方便使用,比如网络通信架构,设计好之后,其他开发者就不需要关心客户端的数据是怎么被传输到服务器端的,这个时候对于服务器开发者来说,只需要实现一些简单的接口,就可以直接对客户端发送来的请求进行处理操作。再比如说服务器端数据的存储与更新,开发者只需要写少量SQL语句或基本不用写,都由架构的底层代码完成,开发者只需要调用封装好的API,就可以把数据存入数据库而不用关心数据的最终流向,只需要关心实现逻辑就可以了。

    第二,可扩展性,可扩展性包括两个方面,一是代码的可扩展性,比如说游戏中的任务处理吧,一个游戏中任务可能有几十种,而且还可能不定时的增加,为了判断不同的任务类型该执行什么操作,最简单也是最差的写法是if else,想象一下,一个方法里面,有几十个if else,这简单是bug的理想诞生地呀。一种可行的做法是使用责任链模式(具体的请参考设计模式的实现),这样每种任务都有一个单独的类去处理它,而不会影响其它的类,符合开闭原则,相互关联少,越少越不容易出bug。二是部署的可扩展性,比如,如果在线人数突然增加或预期可能要增加,一台物理机器可能处理不过来这么多的请求,那怎么办?那就需要支持在不影响其它服务器运行的情况下,可以动态的添加机器。而当压力降低之后,又可以移除某些机器,合理利用资源。

    第三,高吞吐量,这个是指能尽量最大化的利用计算机固定的资源,去处理更多的请求,更快速的响应客户端。这就需要在服务器架构设计的时候考虑异步处理,减少IO等待时间(比如请求redis,存储数据库,和其它服务器通信)以及数据缓存。说到异步,一定会涉及到多线程,并发等相关的技术,所以架构设计的时候需要对这部分知识有足够的了解。

    第四,要考虑是否所有的功能模块都放在同一个进程中。也就是需不需要分布式开发,哪些功能需要单独拿出来。对于手机游戏来说,一般要求同时在线量比较小,功能比较单一,所有功能都在一个进程中,人数大量同时在线时,可以多部署几组进程。而对于大型网页游戏或客户端游戏来说,特别是有些大区或不分区的情况,单个功能访问量大,服务器就要考虑分布式部署开发了。

    架构设计一般需要有经验的开发者(项目主程)去搭建,新手可以做为了解,在接触到项目之后,可以按这个思路去理解项目的架构是怎么样构成的,如果让自己来做,能否模仿出来,有时间可以自己尝试去独立设计架构,锻炼自己的能力,有一天你是会实际去做的。

    3,逻辑开发

    架构搭建完成之后,紧接着就是游戏服务器的逻辑开发,这时才开始真正去实现游戏需要的内容,比如注册,登陆,任务,活动,背包,组队战斗等。由于游戏逻辑可能需要的判断条件多,组合变化多,所以在游戏逻辑开发过程中,你会慢慢发现面向对象的重要性。逻辑开发是一个任重而道远的过程,同一个问题,可能有很多种实现方式,不同的实现方式对效率和吞吐量有很大的影响,所以就需要对需求功能的理解要深入,不同功能之间的关联要明确。对常用的设计模式要知道如何使用。比如像上面说的替换数量比较多的if else的方式。逻辑开发需要谨慎细心,而且一定要自己测试才可以,不然bug在不知不觉中就产生了。

    4,系统周边开发

    一个游戏成功的运营,需要很多服务去支持它,比如sdk接入,充值接入,日志统计,游戏运行管理系统(一般叫后台管理系统,是内部人员为了管理游戏的而开发的系统)。比如修改某个用户的等级,封号等。管理系统一般会用web开发,与游戏服务器通信。

    二,游戏类型与技术选择

    游戏服务器开发使用的技术取决于游戏的类型,不同的游戏类型,需要的游戏环境不一样,所使用的技术也不一样。但是在本质上都是一样的,都是面对数据,处理数据,不同的是面对的数量大小而已。

    1,PC类端游

    这类游戏在线人数庞大,游戏中要处理的数据也非常庞大。所以对服务器性能要求非常高,一般都是采用C++做为开发语言,C++可以直接操作内存数据,与操作系统直接交互,减少数据之间的复制,它运行效率高,处理速度快,是这类游戏开发的首选开发语言。服务器端采用分布式架构,把不同的模块分散在多台物理机上处理。需要学习的大致有C++编程,Linux网络编程、TCP/IP通讯协议、多线程编程再加数据库。它一般开发周期比较长,一个游戏的上线基本上需要三到五年。

    2,网页游戏

    这类游戏相对于端游来说,开发周期短,因为是网页游戏,游戏的界面展示依赖于网络传输,所在在画面和特效上会次于客户端游戏很多。游戏的特点主要集中在游戏的玩法上。但是对于服务器端来说,和端游类是差不多是一样的,有些公司之前是做端游的,他们就直接把端游的服务器架构拿来就可以使用,以完成快速开发。

    3,手机游戏

    手机类游戏目前是最火最热门的游戏,因为他的用户量大,用户占有时间长。但是手机游戏大多数是一般小游戏,功能简单,玩法单一,一般都是休闲娱乐的。现在也有一些稍微大型的MORPG游戏。所以手机游戏开发周期更短,上线更快。

    目前,游戏市场竞争激烈,当前服务器主流的开发语言是C++和Java,但是C++学习难度大,开发速度慢。为了满足游戏服务器快速开发,快速上线,所以一般来说我们都是使用Java语言来开发服务器。近年来,随着游戏市场的发展,游戏服务器开发技术因Java而生成了一套体系。可以供开发者选择。

    三,使用Java开发服务器需要学习什么

    Java语言,由于学习成本低,开发速度快,稳定性高,开源框架多,目前已成为网页游戏和手机游戏服务器开发的主要语言。咱们从系统的开发流程简单梳理一下服务器开发需要用到的技术。

    1,网络通信

    这个是首要实现的,如果没有网络通信,就没有服务器存在的必要了。网络通信就需要建立网络连接。目前网络通信有两种方式,一种是短连接,比如http,一种是长连接,比如socket,当然http也是基于socket的,socket是通信的基础。所以要对tcp/ip通信的知识有所了解,明白通信的原理。基于这两种网络通信,游戏服务器也分为两种,弱联网和强联网。弱联网的游戏一般是指一些小型的游戏,比如开心消消乐,连连看,以及一些卡牌养成类游戏,这类游戏一般几秒钟或几分钟再会与服务器同步一次数据,一般会使用短连接。而像一些arpg游戏,实时战斗类游戏,以及带同屏显示玩家的游戏,这类游戏与服务器交互信息频繁,一秒钟可能几十次,会采用长连接,避免每次连接重新建立消耗系统资源,提高通信效率。

    为了网络通信的效率,服务器要使用NIO(非阻塞网络通信)通信。它能支持大并发连接。Java NIO是多路复用IO,在多路复用IO模型中,会有一个线程不断去轮询多个socket的状态,只有当socket真正有读写事件时,才真正调用实际的IO读写操作。因为在多路复用IO模型中,只需要使用一个线程就可以管理多个socket,系统不需要建立新的进程或者线程,也不必维护这些线程和进程,并且只有在真正有socket读写事件进行时,才会使用IO资源,所以它大大减少了资源占用。目前基于此技术有很多开源框架,最常用的有两种,Netty和Mina。

    所以在网络通信这一块,如果是弱联网游戏,可以使用web那一套来开发游戏服务器,需要学习的技术一般有http原理,Json格式协议,servlet,Tomcat(也可以是其它web容器),spring等。如果是强联网游戏,要学习的技术有Netty或Mina可以选择一种,多线程以及线程池的应用。这是网络通信所必须掌握的。只要能把客户端发送的信息接收到,并解析成代码使用的明文,就是成功了一半了,剩下的事就是把代码封装好,方便逻辑开发调用!

    通信这块还要考虑消息的并发,长连接情况下,怎么处理断包,粘包问题,每个用户的消息处理的是不是有序的,如果有序会不会阻塞消息,如果无序会不会造成处理混乱,比如后到的消息先处理了,这些问题都要处理好,目前一般是保证同一个用户的消息要有序处理!

    2,数据存储

    网络通信调试好之后,不要急着做逻辑开发,还需要把数据如何存储理清楚!因为服务器端操作的全是数据,如果处理的不好,容易出bug,丢数据,这对游戏玩家来说是致命的,不可接受的!数据存储要考虑,一,数据如何存到数据库,是同步存储,还是异步存储!同步存储即将数操作完之后立刻写入数据库,异步操作即数据操作完之后先存储到内存缓存,然后由另外的线程或进程再同步到数据库!游戏中一般都是采用的异步存储方式,因为游戏并发量大,必须低延时,快速响应客户端!如果直接操作数据库太慢,会造成消息阻塞!内存缓存可先择的框架有redis,memcache,具体怎么同步到数据库,需要自己去设计了!二,数据接口如何设计,能不能用工作生成这些数据操作的代码,能不能不用写SQL语句,需是封装在底层,或由工具生成。编程是门艺术,在这就体现出来了,当然是仁者见仁,智者见智了!三,大并发情况下数据的一致性,像这类可能多线程操作的数据,一般是放在内存中,由锁来控制并发!所以对锁的使用要熟悉,不要出现死锁,或锁粒度过大,造成线程的长时间等待的情况!四,当数据量太大,一个数据库存储不了,数据该怎么分库分表!一种是水平划分,一种是垂直划分!具体的划分方式其它资料已有详细介绍,请自行查找阅读!目前有一个开源的分库框架mycat,是用JAVA写的,大家可以研究一下!

    3,逻辑开发

    逻辑开发就是实现游戏策划想象的各种游戏功能,比如,登录,物品使用,战斗结算等!逻辑开发代码量巨大,相互之间有很紧密的耦合性,所以每个功能模块一定要划分好!最好是接触下单元测试,写之前考虑一下是否方便单元测试,这样设计的代码会更加清晰,每个方法责任明确,不容易出bug!正是因为逻辑代码复杂,为了更好的管理代码,前辈们给我们总结了一些经验,就是著名的设计模式,所以学习一下设计模式对代码的管理有很大的好处!

    逻辑开发一般遇到的问题有:

    3.1,数据同步

    一说到数据同步或资源共享的时候,一般都会考虑到锁的使用。因为一份资源同时只能被一个线程访问才是安全的。Java的JDK中提供了一些锁,比如:synchronized,以及java.util.concurrent.lock包中的Lock对象,java.util.concurrent包中还提供了其它的一些原子操作的类,我们知道i++操作不是线程安全的,但是可以使用AtomicInteger中的getAndIncrement();方法代替,还有线程安全的ConcurrentHashMap哈稀Map。以及阻塞队列LinkedBlockingQueue等。都是逻辑开发中常用的处理数据同步的类。

    3.2,设计模式的使用

    使用设计模式,可以让代码更加清晰,可扩展性更强,维护性更佳,比如,任务系统,任务会有很多种类型,要获得任务数据时,在一开始写这个系统的时候,我是这样写的if(type == 1)做什么,else if(type == 2)做什么,else if(type == 3)......else if(type == 35) else等。如果需要添加新的类型,又要添加else,这些if else都在同一个方法中。最后都不敢动一块,就怕出bug。其实当一个方法中出现三个以上的if else将来还可能增加时,就应当考虑设计是不是有问题了,后来改成责任链模式或状态模式,就解决了这个问题。还有一个例子是,当一个值变化,要影响多个任务完成状态时,可以使用观察者模式或监听模式或订阅模式去实现,这样功能之间完全解耦,出问题的机率会很小很小。

    3.3,数据缓存框架的API使用

    目前主流使用的数据缓存框架有redis和memcache,虽然在逻辑开发前,主程会对这些进行一些封装,但是作为使用者还是需要对这些框架的客户端的使用要有所了解的。这些可以去阅读相关的文档。不是太难。

    4,程序部署与运行

    目前,大多数Java项目都采用maven管理 ,可以使用maven打包开发好的程序,程序一般运行在远程服务器上,比如云服务器。一般运行Java程序的远程服务器都是Linux系统,需要使用Linux命令操作,或写一些shell脚本去自动化部署管理一些程序。

    5,艰苦奋斗的精神

    首先,一定要让自己对这一行有兴趣,明确自己在这一行的技术选择,人生选择。很多人都知道,程序员加班是常有的事,坚持的住就做,坚持不了就再换一家公司做。

    综上所述,想做Java游戏服务器方面的开发要掌握的技术有以下一些:

    1,网络通信框架,Mina或Netty必须熟悉一种。而且自己必须要亲自搭建过,并明白其它原理。

    2,通信协议制定和处理断包粘包,这一般属于网络通信框架要解决的问题。

    3,数据缓存框架,redis或memcache选择一个,能熟练使用其客户端的命令。

    4,Java基础,Java NIO通信原理,Java集合的使用,Java多线程开发,Java锁的使用

    5,了解一些设计模式。最好能把23种设计模式都看一遍,并结合自己的开发经验,看哪些可以用到设计模式,但也不能死套设计模式,要灵活运用。

    6,熟悉使用Mysql数据库

    7,了解数据库连接池的一些框架,比如Mybatis,hibernate

    8,对Http协议熟悉,熟悉一种web容器,比如tomcat,了解其配置。

    9,对常用的一些Linux命令要熟悉使用。

    10,热爱学习,不断的充实自己,上面所说的只是入门技能而已,真正做起来要复杂的多,一定要让自己喜欢游戏这个行业,这样才能有动力做下去,做自己喜欢的工作还是比为了工作要好的!


    PS:

    java服务器目前主流框架技术有 

    网络层netty或mina 
    数据协议protobuf 
    数据库mysql 
    缓存数据库redis    jdbc一般是mybaits或者jpa 
    项目管理maven 
    设计层面spring 
    然后还需要熟悉多线程 
    linux的基本操作,git或者svn。 

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  • java游戏服务器必备

    千次阅读 2018-12-28 16:41:44
    对于一个新手,想接触游戏服务器,一定会有个疑问——使用Java开发服务器需要学习什么?       Java语言,由于学习成本低,开发速度快,稳定

    推荐阅读:

          对于一个新手,想接触游戏服务器,一定会有个疑问——使用Java开发服务器需要学习什么?

          Java语言,由于学习成本低,开发速度快,稳定性高,开源框架多,目前已成为网页游戏和手机游戏服务器开发的主要语言。咱们从系统的开发流程简单梳理一下服务器开发需要用到的技术。

    1,网络通信

          这个是首要实现的,如果没有网络通信,就没有服务器存在的必要了。网络通信就需要建立网络连接。目前网络通信有两种方式,一种是短连接,比如http,一种是长连接,比如socket,当然http也是基于socket的,socket是通信的基础。所以要对tcp/ip通信的知识有所了解,明白通信的原理。
          基于这两种网络通信,游戏服务器也分为两种,弱联网和强联网。弱联网的游戏一般是指一些小型的游戏,比如开心消消乐,连连看,以及一些卡牌养成类游戏,这类游戏一般几秒钟或几分钟再会与服务器同步一次数据,一般会使用短连接。而像一些arpg游戏,实时战斗类游戏,以及带同屏显示玩家的游戏,这类游戏与服务器交互信息频繁,一秒钟可能几十次,会采用长连接,避免每次连接重新建立消耗系统资源,提高通信效率。

          为了网络通信的效率,服务器要使用NIO(非阻塞网络通信)通信。它能支持大并发连接。Java NIO是多路复用IO,在多路复用IO模型中,会有一个线程不断去轮询多个socket的状态,只有当socket真正有读写事件时,才真正调用实际的IO读写操作。因为在多路复用IO模型中,只需要使用一个线程就可以管理多个socket,系统不需要建立新的进程或者线程,也不必维护这些线程和进程,并且只有在真正有socket读写事件进行时,才会使用IO资源,所以它大大减少了资源占用。目前基于此技术有很多开源框架,最常用的有两种,Netty和Mina。

          所以在网络通信这一块,如果是弱联网游戏,可以使用web那一套来开发游戏服务器,需要学习的技术一般有http原理,Json格式协议,servlet,Tomcat(也可以是其它web容器),spring等。如果是强联网游戏,要学习的技术有Netty或Mina可以选择一种,多线程以及线程池的应用。这是网络通信所必须掌握的。只要能把客户端发送的信息接收到,并解析成代码使用的明文,就是成功了一半了,剩下的事就是把代码封装好,方便逻辑开发调用!

          通信这块还要考虑消息的并发,长连接情况下,怎么处理断包,粘包问题,每个用户的消息处理的是不是有序的,如果有序会不会阻塞消息,如果无序会不会造成处理混乱,比如后到的消息先处理了,这些问题都要处理好,目前一般是保证同一个用户的消息要有序处理!

    2,数据存储

          网络通信调试好之后,不要急着做逻辑开发,还需要把数据如何存储理清楚!因为服务器端操作的全是数据,如果处理的不好,容易出bug,丢数据,这对游戏玩家来说是致命的,不可接受的!数据存储要考虑:
          一,数据如何存到数据库,是同步存储,还是异步存储!同步存储即将数操作完之后立刻写入数据库,异步操作即数据操作完之后先存储到内存缓存,然后由另外的线程或进程再同步到数据库!游戏中一般都是采用的异步存储方式,因为游戏并发量大,必须低延时,快速响应客户端!如果直接操作数据库太慢,会造成消息阻塞!内存缓存可先择的框架有redis,memcache,具体怎么同步到数据库,需要自己去设计了!
          二,数据接口如何设计,能不能用工作生成这些数据操作的代码,能不能不用写SQL语句,需是封装在底层,或由工具生成。编程是门艺术,在这就体现出来了,当然是仁者见仁,智者见智了!
          三,大并发情况下数据的一致性,像这类可能多线程操作的数据,一般是放在内存中,由锁来控制并发!所以对锁的使用要熟悉,不要出现死锁,或锁粒度过大,造成线程的长时间等待的情况!
          四,当数据量太大,一个数据库存储不了,数据该怎么分库分表!一种是水平划分,一种是垂直划分!具体的划分方式其它资料已有详细介绍,请自行查找阅读!目前有一个开源的分库框架mycat,是用JAVA写的,大家可以研究一下!

    3,逻辑开发

          逻辑开发就是实现游戏策划想象的各种游戏功能,比如,登录,物品使用,战斗结算等!逻辑开发代码量巨大,相互之间有很紧密的耦合性,所以每个功能模块一定要划分好!最好是接触下单元测试,写之前考虑一下是否方便单元测试,这样设计的代码会更加清晰,每个方法责任明确,不容易出bug!正是因为逻辑代码复杂,为了更好的管理代码,前辈们给我们总结了一些经验,就是著名的设计模式,所以学习一下设计模式对代码的管理有很大的好处!

    逻辑开发一般遇到的问题有:

    3.1,数据同步

          一说到数据同步或资源共享的时候,一般都会考虑到锁的使用。因为一份资源同时只能被一个线程访问才是安全的。Java的JDK中提供了一些锁,比如:synchronized,以及java.util.concurrent.lock包中的Lock对象,java.util.concurrent包中还提供了其它的一些原子操作的类,我们知道i++操作不是线程安全的,但是可以使用AtomicInteger中的getAndIncrement();方法代替,还有线程安全的ConcurrentHashMap哈稀Map。以及阻塞队列LinkedBlockingQueue等。都是逻辑开发中常用的处理数据同步的类。

    3.2,设计模式的使用

          使用设计模式,可以让代码更加清晰,可扩展性更强,维护性更佳,比如,任务系统,任务会有很多种类型,要获得任务数据时,在一开始写这个系统的时候,我是这样写的if(type == 1)做什么,else if(type == 2)做什么,else if(type == 3)…else if(type == 35) else等。如果需要添加新的类型,又要添加else,这些if else都在同一个方法中。最后都不敢动一块,就怕出bug。其实当一个方法中出现三个以上的if else将来还可能增加时,就应当考虑设计是不是有问题了,后来改成责任链模式或状态模式,就解决了这个问题。还有一个例子是,当一个值变化,要影响多个任务完成状态时,可以使用观察者模式或监听模式或订阅模式去实现,这样功能之间完全解耦,出问题的机率会很小很小。

    3.3,数据缓存框架的API使用

          目前主流使用的数据缓存框架有redis和memcache,虽然在逻辑开发前,主程会对这些进行一些封装,但是作为使用者还是需要对这些框架的客户端的使用要有所了解的。这些可以去阅读相关的文档。不是太难。

    4,程序部署与运行

          目前,大多数Java项目都采用maven管理 ,可以使用maven打包开发好的程序,程序一般运行在远程服务器上,比如云服务器。一般运行Java程序的远程服务器都是Linux系统,需要使用Linux命令操作,或写一些shell脚本去自动化部署管理一些程序。

    5,艰苦奋斗的精神

          首先,一定要让自己对这一行有兴趣,明确自己在这一行的技术选择,人生选择。很多人都知道,程序员加班是常有的事,坚持的住就做,坚持不了就再换一家公司做。

    综上所述,想做Java游戏服务器方面的开发要掌握的技术有以下一些:

    1,网络通信框架,Mina或Netty必须熟悉一种。而且自己必须要亲自搭建过,并明白其它原理。

    2,通信协议制定和处理断包粘包,这一般属于网络通信框架要解决的问题。

    3,数据缓存框架,redis或memcache选择一个,能熟练使用其客户端的命令。

    4,Java基础,Java NIO通信原理,Java集合的使用,Java多线程开发,Java锁的使用

    5,了解一些设计模式。最好能把23种设计模式都看一遍,并结合自己的开发经验,看哪些可以用到设计模式,但也不能死套设计模式,要灵活运用。

    6,熟悉使用Mysql数据库

    7,了解数据库连接池的一些框架,比如Mybatis,hibernate

    8,对Http协议熟悉,熟悉一种web容器,比如tomcat,了解其配置。

    9,对常用的一些Linux命令要熟悉使用。

    10,热爱学习,不断的充实自己,上面所说的只是入门技能而已,真正做起来要复杂的多,一定要让自己喜欢游戏这个行业,这样才能有动力做下去,做自己喜欢的工作还是比为了工作要好的!
    原文:https://blog.csdn.net/qq_29166327/article/details/79433018

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  • 游戏服务器开发都要学什么

    万次阅读 多人点赞 2019-08-22 17:26:27
    近来遇到有很多人想从其它开发领域转到游戏服务器开发行业上来,他们或许觉得游戏服务器开发工资高,或许觉得做游戏服务器需要掌握的技术更高级,可以锻炼自己,或许觉得想换个环境等等。不管出于什么原因吧,做为一...

    一,游戏服务器开发工作介绍

    近来遇到有很多人想从其它开发领域转到游戏服务器开发行业上来,他们或许觉得游戏服务器开发工资高,或许觉得做游戏服务器需要掌握的技术更高级,可以锻炼自己,或许觉得想换个环境等等。不管出于什么原因吧,做为一名几年的游戏服务器开发者,当然是持欢迎态度的,那么我就先介绍一下游戏服务器开发的工作吧,游戏服务器开发具体要做哪些工作呢?

    1,团队沟通

    基本上不管做什么开发,都是一个团队来完成的,游戏也是如此,游戏团队一般由老板,总经理,CTO(技术主管),主策划(领导一些人,包括数值策划,系统策划,特效策划),主美(领导一些人,包括原画,UI设计,特效动作设计),客户端主程(领导一些人,客户端程序员,客户端程序员...),服务器主程(领导一些人,包括服务器程序员,服务器程序员),外加运维。而游戏的大部分逻辑实现与逻辑数据验证都会放在服务器端,所以服务端程序需要明确了解策划的需求,要了解就需要沟通,沟通方式的正确与否,直接关系到功能的实现是否正确,由于游戏逻辑的复杂性,单纯的文档描述可能不会非常完整,不像其它行业需求文档就几百页,详细的图文并茂,制定好之后也很少变化。所以做为一名游戏程序员,一定要有良好的沟通方式和技巧。

    2,架构设计

    这个架构设计就像盖房子打基础,基础好,房子就稳固,基础不好,房子高了就容易倒。架构设计需要结合软件工程学来搞,它需要对服务器的整个流程有足够的了解,对需求的变化有足够的认识。架构的设计一般有几个特性。

    首先是易用性,架构一旦完成,在开发的时候就要方便使用,比如网络通信架构,设计好之后,其他开发者就不需要关心客户端的数据是怎么被传输到服务器端的,这个时候对于服务器开发者来说,只需要实现一些简单的接口,就可以直接对客户端发送来的请求进行处理操作。再比如说服务器端数据的存储与更新,开发者只需要写少量SQL语句或基本不用写,都由架构的底层代码完成,开发者只需要调用封装好的API,就可以把数据存入数据库而不用关心数据的最终流向,只需要关心实现逻辑就可以了。

    第二,可扩展性,可扩展性包括两个方面,一是代码的可扩展性,比如说游戏中的任务处理吧,一个游戏中任务可能有几十种,而且还可能不定时的增加,为了判断不同的任务类型该执行什么操作,最简单也是最差的写法是if else,想象一下,一个方法里面,有几十个if else,这简单是bug的理想诞生地呀。一种可行的做法是使用责任链模式(具体的请参考设计模式的实现),这样每种任务都有一个单独的类去处理它,而不会影响其它的类,符合开闭原则,相互关联少,越少越不容易出bug。二是部署的可扩展性,比如,如果在线人数突然增加或预期可能要增加,一台物理机器可能处理不过来这么多的请求,那怎么办?那就需要支持在不影响其它服务器运行的情况下,可以动态的添加机器。而当压力降低之后,又可以移除某些机器,合理利用资源。

    第三,高吞吐量,这个是指能尽量最大化的利用计算机固定的资源,去处理更多的请求,更快速的响应客户端。这就需要在服务器架构设计的时候考虑异步处理,减少IO等待时间(比如请求redis,存储数据库,和其它服务器通信)以及数据缓存。说到异步,一定会涉及到多线程,并发等相关的技术,所以架构设计的时候需要对这部分知识有足够的了解。

    第四,要考虑是否所有的功能模块都放在同一个进程中。也就是需不需要分布式开发,哪些功能需要单独拿出来。对于手机游戏来说,一般要求同时在线量比较小,功能比较单一,所有功能都在一个进程中,人数大量同时在线时,可以多部署几组进程。而对于大型网页游戏或客户端游戏来说,特别是有些大区或不分区的情况,单个功能访问量大,服务器就要考虑分布式部署开发了。

    架构设计一般需要有经验的开发者(项目主程)去搭建,新手可以做为了解,在接触到项目之后,可以按这个思路去理解项目的架构是怎么样构成的,如果让自己来做,能否模仿出来,有时间可以自己尝试去独立设计架构,锻炼自己的能力,为将来自己带项目做主程做好充值准备,机会都是留给有准备之人的。

     

    3,逻辑开发

    架构搭建完成之后,紧接着就是游戏服务器的逻辑开发,这时才开始真正去实现游戏需要的内容,比如注册,登陆,任务,活动,背包,组队战斗等。由于游戏逻辑可能需要的判断条件多,组合变化多,所以在游戏逻辑开发过程中,你会慢慢发现面向对象的重要性。逻辑开发是一个任重而道远的过程,同一个问题,可能有很多种实现方式,不同的实现方式对效率和吞吐量有很大的影响,所以就需要对需求功能的理解要深入,不同功能之间的关联要明确。对常用的设计模式要知道如何使用。比如像上面说的替换数量比较多的if else的方式。逻辑开发需要谨慎细心,而且一定要自己测试才可以,不然bug在不知不觉中就产生了。

    4,系统周边开发

    一个游戏成功的运营,需要很多服务去支持它,比如sdk接入,充值接入,日志统计,游戏运行管理系统(一般叫后台管理系统,是内部人员为了管理游戏的而开发的系统)。比如修改某个用户的等级,封号等。管理系统一般会用web开发,与游戏服务器通信。

     

     

    二,游戏类型与技术选择

    游戏服务器开发使用的技术取决于游戏的类型,不同的游戏类型,需要的游戏环境不一样,所使用的技术也不一样。但是在本质上都是一样的,都是面对数据,处理数据,不同的是面对的数量大小而已。

    1,PC类端游

    这类游戏在线人数庞大,游戏中要处理的数据也非常庞大。所以对服务器性能要求非常高,一般都是采用C++做为开发语言,C++可以直接操作内存数据,与操作系统直接交互,减少数据之间的复制,它运行效率高,处理速度快,是这类游戏开发的首选开发语言。服务器端采用分布式架构,把不同的模块分散在多台物理机上处理。需要学习的大致有C++编程,Linux网络编程、TCP/IP通讯协议、多线程编程再加数据库。它一般开发周期比较长,一个游戏的上线基本上需要三到五年。

    2,网页游戏

    这类游戏相对于端游来说,开发周期短,因为是网页游戏,游戏的界面展示依赖于网络传输,所在在画面和特效上会次于客户端游戏很多。游戏的特点主要集中在游戏的玩法上。但是对于服务器端来说,和端游类是差不多是一样的,有些公司之前是做端游的,他们就直接把端游的服务器架构拿来就可以使用,以完成快速开发。

    3,手机游戏

    手机类游戏目前是最火最热门的游戏,因为他的用户量大,用户占有时间长。但是手机游戏大多数是一般小游戏,功能简单,玩法单一,一般都是休闲娱乐的。现在也有一些稍微大型的MORPG游戏。所以手机游戏开发周期更短,上线更快。

    目前,游戏市场竞争激烈,当前服务器主流的开发语言是C++和Java,但是C++学习难度大,开发速度慢。为了满足游戏服务器快速开发,快速上线,所以一般来说我们都是使用Java语言来开发服务器。近年来,随着游戏市场的发展,游戏服务器开发技术因Java而生成了一套体系。可以供开发者选择。

     

    三,使用Java开发服务器需要学习什么

    Java语言,由于学习成本低,开发速度快,稳定性高,开源框架多,目前已成为网页游戏和手机游戏服务器开发的主要语言。咱们从系统的开发流程简单梳理一下服务器开发需要用到的技术。

    1,网络通信

    这个是首要实现的,如果没有网络通信,就没有服务器存在的必要了。网络通信就需要建立网络连接。目前网络通信有两种方式,一种是短连接,比如http,一种是长连接,比如socket,当然http也是基于socket的,socket是通信的基础。所以要对tcp/ip通信的知识有所了解,明白通信的原理。基于这两种网络通信,游戏服务器也分为两种,弱联网和强联网。弱联网的游戏一般是指一些小型的游戏,比如开心消消乐,连连看,以及一些卡牌养成类游戏,这类游戏一般几秒钟或几分钟再会与服务器同步一次数据,一般会使用短连接。而像一些arpg游戏,实时战斗类游戏,以及带同屏显示玩家的游戏,这类游戏与服务器交互信息频繁,一秒钟可能几十次,会采用长连接,避免每次连接重新建立消耗系统资源,提高通信效率。

    为了网络通信的效率,服务器要使用NIO(非阻塞网络通信)通信。它能支持大并发连接。Java NIO是多路复用IO,在多路复用IO模型中,会有一个线程不断去轮询多个socket的状态,只有当socket真正有读写事件时,才真正调用实际的IO读写操作。因为在多路复用IO模型中,只需要使用一个线程就可以管理多个socket,系统不需要建立新的进程或者线程,也不必维护这些线程和进程,并且只有在真正有socket读写事件进行时,才会使用IO资源,所以它大大减少了资源占用。目前基于此技术有很多开源框架,目前最热门的NIO异步网络通信框架是Netty,它目前已被应用到种大型的开源软件之后,比如RPC调用,阿里云的消 息队列组件RocketMQ,Spring cloud的网关组件也是用Netty实现的。为了便于新手学习,可以参考这个单服游戏服务器框:https://gitee.com/wgslucky/xinyue-alone-game-server  ,此开源框架实现了游戏服务器开发中常见的基本功能,比如网络通信,消息序列化与反序列化,逻辑处理,多线程封装,消息广播,消息加密解密,消息压缩与解压,连接管理,断包与粘包处理等。

    所以在网络通信这一块,如果是弱联网游戏,可以使用web那一套来开发游戏服务器,需要学习的技术一般有http原理,Json格式协议,servlet,Tomcat(也可以是其它web容器),spring等。如果是强联网游戏,要学习的技术有Netty或Mina可以选择一种,多线程以及线程池的应用。这是网络通信所必须掌握的。只要能把客户端发送的信息接收到,并解析成代码使用的明文,就是成功了一半了,剩下的事就是把代码封装好,方便逻辑开发调用!

    通信这块还要考虑消息的并发,长连接情况下,怎么处理断包,粘包问题,每个用户的消息处理的是不是有序的,如果有序会不会阻塞消息,如果无序会不会造成处理混乱,比如后到的消息先处理了,这些问题都要处理好,目前一般是保证同一个用户的消息要有序处理!

    2,数据存储

    网络通信调试好之后,不要急着做逻辑开发,还需要把数据如何存储理清楚!因为服务器端操作的全是数据,如果处理的不好,容易出bug,丢数据,这对游戏玩家来说是致命的,不可接受的!数据存储要考虑,

    一,数据如何存到数据库,是同步存储,还是异步存储!同步存储即将数操作完之后立刻写入数据库,异步操作即数据操作完之后先存储到内存缓存,然后由另外的线程或进程再同步到数据库!游戏中一般都是采用的异步存储方式,因为游戏并发量大,必须低延时,快速响应客户端!如果直接操作数据库太慢,会造成消息阻塞!内存缓存可先择的框架有redis,memcache,具体怎么同步到数据库,需要自己去设计了!

    二,数据接口如何设计,能不能用工作生成这些数据操作的代码,能不能不用写SQL语句,需是封装在底层,或由工具生成。编程是门艺术,在这就体现出来了,当然是仁者见仁,智者见智了!

    三,大并发情况下数据的一致性,像这类可能多线程操作的数据,一般是放在内存中,由锁来控制并发!所以对锁的使用要熟悉,不要出现死锁,或锁粒度过大,造成线程的长时间等待的情况!四,当数据量太大,一个数据库存储不了,数据该怎么分库分表!一种是水平划分,一种是垂直划分!具体的划分方式其它资料已有详细介绍,请自行查找阅读!目前有一个开源的分库框架mycat,是用JAVA写的,大家可以研究一下!

    四,目前常用的数据库有MySQL和MongoDB,MongoDB的优点是在开发过程中添加或删除字段不用操作数据库表,它是文档性数据库。两者各有利弊,可以都熟悉一下。

    3,逻辑开发

    逻辑开发就是实现游戏策划想象的各种游戏功能,比如,登录,物品使用,战斗结算等!逻辑开发代码量巨大,相互之间有很紧密的耦合性,所以每个功能模块一定要划分好!最好是接触下单元测试,写之前考虑一下是否方便单元测试,这样设计的代码会更加清晰,每个方法责任明确,不容易出bug!正是因为逻辑代码复杂,为了更好的管理代码,前辈们给我们总结了一些经验,就是著名的设计模式,所以学习一下设计模式对代码的管理有很大的好处!

    逻辑开发一般遇到的问题有:

    3.1,数据同步

    一说到数据同步或资源共享的时候,一般都会考虑到锁的使用。因为一份资源同时只能被一个线程访问才是安全的。Java的JDK中提供了一些锁,比如:synchronized,以及java.util.concurrent.lock包中的Lock对象,java.util.concurrent包中还提供了其它的一些原子操作的类,我们知道i++操作不是线程安全的,但是可以使用AtomicInteger中的getAndIncrement();方法代替,还有线程安全的ConcurrentHashMap哈稀Map。以及阻塞队列LinkedBlockingQueue等。都是逻辑开发中常用的处理数据同步的类。

    3.2,设计模式的使用

    使用设计模式,可以让代码更加清晰,可扩展性更强,维护性更佳,比如,任务系统,任务会有很多种类型,要获得任务数据时,在一开始写这个系统的时候,我是这样写的if(type == 1)做什么,else if(type == 2)做什么,else if(type == 3)......else if(type == 35) else等。如果需要添加新的类型,又要添加else,这些if else都在同一个方法中。最后都不敢动一块,就怕出bug。其实当一个方法中出现三个以上的if else将来还可能增加时,就应当考虑设计是不是有问题了,后来改成责任链模式或状态模式,就解决了这个问题。还有一个例子是,当一个值变化,要影响多个任务完成状态时,可以使用观察者模式或监听模式或订阅模式去实现,这样功能之间完全解耦,出问题的机率会很小很小。

    3.3,数据缓存框架的API使用

    目前主流使用的数据缓存框架有redis和memcache,虽然在逻辑开发前,主程会对这些进行一些封装,但是作为使用者还是需要对这些框架的客户端的使用要有所了解的。这些可以去阅读相关的文档。不是太难。

    4,程序部署与运行

    目前,大多数Java项目都采用maven管理 ,可以使用maven打包开发好的程序,程序一般运行在远程服务器上,比如云服务器。一般运行Java程序的远程服务器都是Linux系统,需要使用Linux命令操作,或写一些shell脚本去自动化部署管理一些程序。

    5,艰苦奋斗的精神

    首先,一定要让自己对这一行有兴趣,明确自己在这一行的技术选择,人生选择。很多人都知道,程序员加班是常有的事,坚持的住就做,坚持不了就再换一家公司做。

    综上所述,想做Java游戏服务器方面的开发要掌握的技术有以下一些:

    1,网络通信框架,Mina或Netty必须熟悉一种。而且自己必须要亲自搭建过,并明白其它原理。

    2,通信协议制定和处理断包粘包,这一般属于网络通信框架要解决的问题。

    3,数据缓存框架,redis或memcache选择一个,能熟练使用其客户端的命令。

    4,Java基础,Java NIO通信原理,Java集合的使用,Java多线程开发,Java锁的使用,在Java界,以后Spring MVC,Spring Boot,Spring Cloud是必不可少的。

    5,了解一些设计模式。最好能把23种设计模式都看一遍,并结合自己的开发经验,看哪些可以用到设计模式,但也不能死套设计模式,要灵活运用。

    6,熟悉使用Mysql数据库

    7,了解数据库连接池的一些框架,比如Mybatis,hibernate

    8,对Http协议熟悉,熟悉一种web容器,比如tomcat,了解其配置。

    9,对常用的一些Linux命令要熟悉使用。

    10,热爱学习,不断的充实自己,上面所说的只是入门技能而已,真正做起来要复杂的多,一定要让自己喜欢游戏这个行业,这样才能有动力做下去,做自己喜欢的工作还是比为了工作要好的!


     

     

                                                                        

     

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  • 对于开发人员来说,我们每天都在用技术。但你要知道,我们写的代码,其实只是系统的一小部分,我们了解的技术,也只是系统用到的一小部分。要深入掌握技术架构,我们就需要了解整体的系统。 面对一个复杂的系统,我...

    本文已收录GitHub,更有互联网大厂面试真题,面试攻略,高效学习资料等

    对于开发人员来说,我们每天都在用技术。但你要知道,我们写的代码,其实只是系统的一小部分,我们了解的技术,也只是系统用到的一小部分。要深入掌握技术架构,我们就需要了解整体的系统。

    面对一个复杂的系统,我想你可能经常会有以下困扰:

    1. 不清楚系统整体的处理过程,当系统出问题时,不知道如何有针对性地去排查问题。
    2. 系统设计时,经常忽视非业务性功能的需求,也不清楚如何实现这些目标,经常是付出惨痛的教训后,才去亡羊补牢。

    不知你是否还记得,在之前的文章中,我已经说过,技术架构是从物理层面定义系统,并保障系统的稳定运行。那么今天,我会先分析下系统在物理上由哪些部分组成,让你可以从全局的角度看一个系统;然后再和你一起讨论,技术架构会面临哪些软硬件的挑战,以及它都有哪些目标,让你能够深入地了解技术架构。

    系统的物理模型

    对于大部分开发人员来说,我们主要的工作是写业务相关的代码,保证业务逻辑正确、业务数据准确,然后,这些业务代码经过打包部署后,变成实际可运行的应用。但我们写的代码只是系统的冰山一角,为了保证应用能正常运行,我们需要从端到端系统的角度进行分析。

    我们先看下一个系统的具体组成,这里我为你提供了一个简化的系统物理模型,你可以了解一个系统大致包含哪些部分。

    从用户请求的处理过程来看,系统主要包括五大部分。

    首先是接入系统,它负责接收用户的请求,然后把用户的请求分发到某个 Web 服务器进行处理,接入系统主要包括 DNS 域名解析、负载均衡、Web 服务器这些组件。

    接下来,Web 服务器会把请求交给应用系统进行处理。一般来说,我们是基于某个开发框架来开发应用的,比如 Java 应用一般是基于 Spring MVC 框架。

    这个时候,开发框架首先会介入请求的处理,比如对 HTTP 协议进行解析,然后根据请求的 URL 和业务参数,转给我们写的业务方法。接下来,我们的应用代码,会调用开发语言提供的库和各种第三方的库,比如 JDK 和 Log4j,一起完成业务逻辑处理。在这里,我们会把开发框架、应用代码,还有这些库打包在一起,组成一个应用系统,作为独立的进程在Web 服务器中进行部署和运行。

    到这里,整个系统要做的事情就完了吗?

    还没有呢,在我们的应用系统底下,还有基础平台,它由好几个部分组成:首先是各个语言的运行时,比如说 JVM;然后是容器或虚拟机;下面还有操作系统;最底下就是硬件和网络。

    接入系统、应用系统、基础平台就构成一个最简单的系统

    在大多数情况下,应用系统还要借助大量外部的中间件来实现功能和落地数据,比如数据库、缓存、消息队列,以及 RPC 通讯框架等等。这里,我统称它们为核心组件,它们也是系统不可缺少的一部分。

    除此之外,还有大量周边的支撑系统在支持应用的正常运行,包括日志系统、配置系统,还有大量的运维系统,它们提供监控、安全、资源调度等功能,它们和核心组件的区别是,这些系统一般不参与实际的用户请求处理,但它们在背后默默保障系统的正常运行。

    到这里,你可以发现,一个端到端的系统是非常复杂的,它包含了大量的软硬件。为了保障我们的应用代码能够正常运行,我们就需要保证这里的每个组件不出问题,否则一旦组件出问题,很可能就导致系统整体的不可用。

    技术架构的挑战

    应用代码怎么组织(比如模块划分和服务分层),那主要是业务架构的事,这部分在前面我们已经讨论过很多了;而技术架构的职责,首先是负责系统所有组件的技术选型,然后确保这些组件可以正常运行

    我们知道,系统是由硬件和软件组成的。接下来,我们就分别从软硬件的角度来看下,技术架构都会面临什么挑战,我们需要如何应对。

    硬件的问题

    硬件是一个系统最基础的部分,负责真正干活的,但它有两方面的问题。

    首先是硬件的处理能力有限。对于服务器来说,它的 CPU 频率、内存容量、磁盘速度等等都是有限的。虽然说按照摩尔定律,随着制造工艺的发展,大概每隔 18 个月,硬件的性能

    可以提升一倍,但还是赶不上快速增长的系统处理能力的要求,特别是目前许多互联网平台,面向的都是海量的 C 端用户,对系统处理能力的要求可以说是没有上限的。

    从技术架构的角度,提升硬件的处理能力一般有两种方式。

    Scale Up

    也就是垂直扩展,简单地说就是通过升级硬件来提升处理能力。CPU 不够快,升级内核数量;内存不够多,升级容量;网络带宽不够,升级带宽。所以说,Scale Up 实际上是提升硬件的质量。

    Scale Out

    也就是水平扩展,通过增加机器数量来提升处理能力。一台机器不够,就增加到 2 台、4台,以及更多,通过大量廉价设备的叠加,增强系统整体的处理能力。所以说,Scale Out是提升硬件的数量。

    垂直扩展是最简单的方式,对系统来说,它看到的是一个性能更强的组件,技术架构上不需要任何改造。如果碰到性能有问题,垂直扩展是我们的首选,但它有物理上的瓶颈或成本的问题。受硬件的物理限制,机器的性能是有天花板的;或者有时候,硬件超出了主流的配置,它的成本会指数级增长,导致我们无法承受。

    水平扩展通过硬件数量弥补性能问题,理论上可以应对所有服务器处理能力不足的情况,并实现系统处理能力和硬件成本保持一个线性增长的关系。

    但水平扩展对于系统来说,它看到的是多个组件,比如说多台 Web 服务器。如何有效地管理大量的机器,一方面,使得性能上可以实现类似 1+1=2 的效果;另一方面,要让系统各个部分能够有效地衔接起来,稳定地运行,这不是一件容易的事情。我们需要通过很复杂的技术架构设计来保障,比如说,通过额外的负载均衡,来支持多台 Web 服务器并行工作。

    硬件的第二个问题是,硬件不是 100% 的可靠,它本身也会出问题

    比如说,服务器断电了,网络电缆被挖断了,甚至是各种自然灾害导致机房整体不可用。尤其是一个大型系统,服务器规模很大,网络很复杂,一旦某个节点出问题,整个系统都可能受影响,所以,机器数量变多,也放大了系统出故障的概率,导致系统整体的可用性变差。我们在做技术架构设计时,就要充分考虑各种硬件故障的可能性,做好应对方案。比如说针对自然灾害,系统做异地多机房部署。

    软件的问题

    接下来我们说下软件的问题,这里的软件,主要说的是各种中间件和系统级软件,它们配合我们的应用代码一起工作。

    软件是硬件的延伸,它主要是解决硬件的各种问题,软件通过进一步封装,给系统带来了两大好处。

    • 首先是弥补了硬件的缺陷。比如 Redis 集群,通过数据分片,解决了单台服务器内存和带宽的瓶颈问题,实现服务器处理能力的水平扩展;通过数据多副本和故障节点转移,解决了单台服务器故障导致的可用性问题。
    • 其次,封装让我们可以更高效地访问系统资源。比如说,数据库是对文件系统的加强,使数据的存取更高效;缓存是对数据库的加强,使热点数据的访问更高效。

    但软件在填硬件的各种坑的同时,也给系统挖了新的坑。举个例子,Redis 集群的多节点,它解决了单节点处理能力问题,但同时也带来了新的问题,比如节点内部的网络有问题(即网络分区现象),集群的可用性就有问题;Redis 数据的多副本,它解决了单台服务器故障带来的可用性问题,但同时也带来了数据的一致性问题。

    我们知道,分布式系统有个典型的 CAP 理论,C 代表系统内部的数据一致性,A 代码系统的可用性,P 代表节点之间的网络是否允许出问题,我们在这三者里面只能选择两个。对于一个分布式系统来说,网络出问题是比较常见的,所以我们首先要选择 P,这意味着我们在剩下的 C 和 A 之间只能选择一个。

    CAP 理论只是针对一个小的数据型的分布式系统,如果放大到整个业务系统,C 和 A 的选择就更加复杂了

    比如有时候,我们直接对订单进行写库,这是倾向于保证数据一致性 C,但如果数据库故障或者流量太大,写入不成功,导致当前的业务功能失败,也就是系统的可用性 A 产生了问题。如果我们不直接落库,先发订单数据到消息系统,再由消费者接收消息进行落库,这样

    即使单量很大或数据库有问题,最终订单还是可以落地,不影响当前的下单功能,保证了系统的可用性,但可能不同地方(比如缓存和数据库)的订单数据就有一致性的问题。

    鱼和熊掌不能兼得,系统无法同时满足 CAP 的要求,我们就需要结合具体的业务场景,识别最突出的挑战,然后选择合适的组件,并以合理的方式去使用它们,最终保障系统的稳定运行,不产生大的业务问题。

    技术架构的目标

    好,现在你已经了解了系统的复杂性和软硬件的问题,那技术架构就要选择和组合各种软硬件,再结合我们开发的应用代码,来解决系统非功能性需求。

    什么是系统非功能性需求呢?这是相对于业务需求来说的,所谓的业务需求就是保证业务逻辑正确,数据准确。比如一个订单,我们要保证订单各项数据是准确的,订单优惠和金额计算逻辑是正确的。而一个订单页面打开需要多少时间,页面是不是每次都能打开,这些就和具体的业务逻辑没有关系,属于系统非功能性需求的范畴。产品经理在一般情况下,也不会明确提这些需求。非功能性需求,有时候我们也称之为系统级功能,和业务功能相区分。

    那对于一个系统来说,技术架构都要解决哪些非功能性需求呢

    系统的高可用

    可用性的衡量标准是,系统正常工作的时间除以总体时间,通常用几个 9 来表示,比如 3个 9 表示系统在 99.9% 的时间内可用,4 个 9 表示 99.99% 的时间内可用,这里的正常工作表示系统可以在相对合理的时间内返回预计的结果。

    导致系统可用性出问题,一般是两种情况:

    • 一种是软硬件本身有故障,比如机器断电,网络不通。这要求我们要么及时解决当前节点的故障问题,要么做故障转移,让备份系统快速顶上。
    • 还有一种是高并发引起的系统处理能力的不足,软硬件系统经常在处理能力不足时,直接瘫痪掉,比如 CPU 100% 的时候,整个系统完全不工作。这要求我们要么提升处理能力,比如采取水平扩展、缓存等措施;要么把流量控制在系统能处理的水平,比如采取限流、降级等措施。

    系统的高性能

    我们这里说的高性能,并不是指系统的绝对性能要多高,而是系统要提供合理的性能。比如说,我们要保证前端页面可以在 3s 内打开,这样用户体验比较好。

    保证合理的性能分两种情况:

    • 一种是常规的流量进来,但系统内部处理比较复杂,我们就需要运用技术手段进行优化。比如针对海量商品的检索,我们就需要构建复杂的搜索系统来支持。
    • 第二种是高并发的流量进来,系统仍旧需要在合理的时间内提供响应,这就更强调我们做架构设计时,要保证系统的处理能力能够整体上做水平扩展,而不仅仅是对某个节点做绝对的性能优化,因为流量的提升是很难准确预计的。

    系统的可伸缩和低成本

    系统的业务量在不同的时间点,有高峰有低谷,比如餐饮行业有午高峰和晚高峰,还有电商的大促场景。我们的架构设计要保证系统在业务高峰时,要能快速地增加资源来提升系统处理能力;反之,当业务低谷时,可以快速地减少系统资源,保证系统的低成本。

    高可用、高性能、可伸缩和低成本,这些技术架构的目标不是孤立的,相互之间有关联,比如说有大流量请求进来,如果系统有很好的伸缩能力,它就能通过水平扩展的方式,保证系统有高性能,同时也实现了系统的高可用。如果系统的处理能力无法快速提升,无法保证高性能,那我们还是可以通过限流、降级等措施,保证核心系统的高可用。

    我在前面也提到,这些目标很多时候会冲突,或者只能部分实现,我们在做技术架构设计时,不能不顾一切地要求达到所有目标,而是要根据业务特点,选择最关键的目标予以实现。

    比如说,一个新闻阅读系统,它和订单、钱没有关系,即使短时间不可用,对用户影响也不大。但在出现热点新闻时,系统要能支持高并发的用户请求。因此,这里的设计,主要是考虑满足高性能,而不用太过于追求 4 个 9 或 5 个 9 的可用性。

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