на чем пишут игры в браузере
Разработка браузерной онлайн-игры
Привет, хабровчане. Меня зовут Евгений, по профессии я backend-разработчик и пишу я на языке c# в сегменте enterprise приложений. В этой публикации я хочу рассказать вам о своём опыте в не совсем профильной для меня сфере — разработке видеоигр, а конкретнее — о разработке браузерной онлайн-игры.
Я привык относить себя к тем везучим людям, у которых хобби совпадает с работой — я люблю разработку ПО. Поэтому для меня абсолютно нормально, вернувшись домой, вновь сесть за компьютер, открыть Visual Studio и продолжить что-то разрабатывать — отдых от этой деятельности мне не нужен. Проблема лишь одна — нужен проект, который мне интересен и который я смог бы осилить один в свободное время — по вечерам и в выходные дни.
Примерно год назад мне показали довольно популярную браузерную онлайн-игру — слитерио. После ознакомления у меня появилась навязчивая идея — мне захотелось сделать что-то похожее по подходу, но с чуть более продвинутым геймплеем. Спустя пару месяцев идея сформировалась в тему этой публикации — игру World of Frogs.
Суть игры — вы управляете лягушкой, можете нападать на других игроков, а также на управляемые компьютером объекты — мух, тараканов, болотных лягушек. Мухи не умеют нападать и умирают с одного удара, тараканы нападают лишь обороняясь, болотные же лягушки нападают как на мух, так и на игроков.
Побеждая врагов вы получаете опыт, растёте по уровням, изучаете новые способности и становитесь сильнее.
Основные пункты, от которых я отталкивался:
1) Клиентский код
Мне не хотелось погрязнуть в межбраузерных различиях, а также в реализации примитивов, поэтому я сразу задвинул подальше идею работать напрямую с canvas — я начал с поиска графической библиотеки (разумеется, бесплатной).
Изначально взгляд упал на pixi.js — это движок, по которому немало документации, о котором положительно отзываются в плане производительности и вообще всячески хвалят.
Однако углубившись в поиски, я остановился на phaser.js (о нём уже были статьи на хабре) — это более высокоуровневая библиотека, которая позволила мне забыть о многих нюансах и сосредоточиться непосредственно на игровой логике.
Движок позволил без особых проблем прикрутить анимации, бэкграунд текстуру, камеру, границы мира и многое другое. И всё бы хорошо, но когда настало время проверять работу на других компьютерах, с другими операционными системами, выявились следующие проблемы:
1.1 Главная из проблем — фоновая текстура (tilesprite) жутко тормозит на windows 7
Выяснил я это с рабочего компьютера после первого деплоя на хостинг — ФПС был очень и очень низким — в районе 5. И так было во всех браузерах кроме, на удивление, IE — в нём всё работало вполне прилично, пускай и не идеально.
До того, что тормозит бэкграунд я додумался далеко не сразу — первым делом, я, методом тыка выяснил, что игра резко перестаёт тормозить при уменьшении размера окна браузера. Нагуглить по что-то по таким симптомам мне не удалось, поэтому я, профилактики ради, решил внедрить часть практик, которые советуют ребята из Mozilla — в частности, использование Object Pool (переиспользование игровых объектов). Особых успехов такого рода оптимизациями я не достиг, а профилировщик по-прежнему показывал что больше всего ресурсов съедает рендеринг.
Тогда, прибегнув к постепенному отключению отображения различных элементов игры я и выявил виновника — tilesprite.
Погуглив по tilesprite я выяснил, что такая проблема не у меня одного, и причина кроется в том, что canvas перерисовывается полностью при любом изменении — т.е. маленький объект сдвинулся — перерисоываем весь канвас, включая фон, что даёт нам высокий расход на отрисовку.
В попытке решить эту проблему я вынес фон на отдельный канвас с меньшим z-index, чтобы он перерисовывался отдельно, независимо от движущихся объектов — особых результатов это не дало.
В конечном итоге я решил отказаться от phaser.js и работать напрямую с canvas, созданным для отрисовки фона — в результате ФПС вырос примерно до 20.
1.2 Разные версии phaser — разная производительность в разных операционках
После изменения принципа отрисовки фона с производительностью всё стало намного лучше, но 20 ФПС — это всё ещё не желаемые 60 — было над чем поработать. Путём тыканья пальцем в небо было выяснено, что phaser версии 2.4.6 работает быстрее на windows 7, а версии 2.6.2 быстрее на windows 10. На линухе и маке обе версии показали себя одинаково хорошо.
Пришлось добавить условие, которое подключало ту или иную версию библиотеки в зависимости от браузера пользователя — это повысило ФПС на моей рабочей машине до 25-30. Выше поднять ФПС у меня так и не получилось — на этом я решил остановиться, т.к. после опроса друзей/знакомых, у которых стоит семёрка, сложилось впечатление, что проблема редкая, да и уже не такая серьёзная как изначально.
Описанное в этих двух пунктах — это не единственные, но основные и наиболее запомнившиеся проблемы, связанные с phaser.js — всё остальное прошло в общем-то гладко.
Также стоит отметить, что на разных машинах с windows 7 производительность была разной — кое-где и без всех моих телодвижений всё было хорошо, где-то же наблюдались проблемы аналогичные тем, что я наблюдал — какой-либо корреляции я установить не смог
2) Производительность одного инстанса игрового сервера
Здесь начать стоит с того, какая в целом архитектура у приложения, которое служит как игровой сервер. Было решено использовать следующую схему:
Параллельно от разных игроков принимаются сообщения по websocket и закладываются на обработку основному потоку, который обновляет игровую логику. Основной поток работает итерациями по 40мс, в рамках которых обновляет передвижение, видимость, респавн NPC, прогресс использования способностей и т.п.
Запись данных в базу происходит асинхронно — поток обновления игровой логики закладывает сообщения в очередь другому фоновому потоку, который их группирует и пачками пишет в базу.
Сериализация и отправка сообщений игрокам тоже происходит асинхронно — этим занимается очередной фоновый тред, которому сообщения в очередь для обработки пишутся в рамках выполнения итерации, а в конце итерации сообщения группируются для каждого пользователя и пачкой отправляются на клиент.
Если отобразить на схеме, то верхнеуровнево серверная архитектура выглядит так:
Т.к. с бэкендом у меня опыта прилично больше, здесь каких-то особо запомнившихся трудностей не было — неоптимальные места я отлавливал профилировщиком — где-то применял микрооптимизации вычислений, где-то кэширование, где-то оптимизации иного рода.
Самым серьёзным бустом к производительности был отказ от использования SignalR, т.к. он не поддерживает бинарный протокол, а на сериализацию в json уходило вычислительных ресурсов больше, чем на всю остальную логику игрового сервера вместе взятую. Остановился в итоге на использовании Fleck, т.к. он поддерживает бинарный формат, а также позволяет отключить алгоритм Нэйгла.
3) Возможность горизонтального масштабирования
Будучи оптимистом я решил заранее заложиться на то, что игра всем понравится и в неё захочет играть множество людей. В рамках одной машины можно долго заниматься оптимизациями, можно бесконечно апгрейдить железо, можно переписать приложение на чистом си с ассемблерными вставками для микрооптимизаций, но всё равно рано или поздно упрёшься в потолок. Было решено иметь архитектуру, позволяющую иметь множество серверов малой мощности, на каждом из которых потолок по онлайну в районе 200-300 человек.
Чтобы не было бутылочного горлышка в виде сети до какого-то одного глобального прокси, а также чтобы обеспечить минимальный пинг, было решено на стороне сайта выбирать из пула серверов один конкретный, с минимальным онлайном, закреплять его за сессией пользователя и в дальнейшем обеспечивать взаимодействие браузера пользователя напрямую с игровым сервером.
На текущий момент в выборе сервера из пула используются простая логика — берётся сервер с минимальным онлайном. В дальнейшем планируется также добавить логику учёта местоположения клиента и сервера.
4) Низкий порог вхождения в игру и быстрый старт
Мне не раз приходилось видеть игры, которые просто обязаны иметь наиужаснейшую конверсию из-за перегруженности интерфейса или же из-за необходимости вводить миллион полей для того, чтобы зайти в игру.
Я хотел обеспечить вход по одному клику мыши с главной страницы, т.е. никакой обязательной регистрации. В том же слитерио используется похожий подход, за одной небольшой разницей — от игрока всё же хотят, чтобы он ввёл ник.
Т.к. онлайн игра как правило предполагает возможность отличать одного игрока от другого, я решил использовать подход никогенерации — при входе в игру берётся случайное прилагательное из заранее заданного списка и комбинируется с случайным существительным, что выдаёт ники вида Неспящий Бугай, Жадный Бурундук, Могучий Валенок и т.п…
В дальнейшем, если игроку понравилась игра, ему предоставляется возможность зарегистрироваться, сохранив за собой прогресс, а также сменив ник на что-то более вменяемое.
Для более быстрого погружения на главную страницу было добавлено обучающее видео, а в саму игру были добавлены тултипы, выплывающие при изучении новых способностей.
5) Чуть более разнообразный геймплей, чем в слитерио
Как бывший поклонник игры WoW, я хотел разнообразить игру, внеся в неё такие элементы как набор опыта, рост по уровням, получение новых способностей по мере роста, PvE, PvP.
Игроку доступно к использованию 6 способностей (1-я доступна сразу, 2-4 становятся доступны по мере роста по уровням, а 5-6 оформлены как одноразовые поверапы — их можно поднять на игровом поле):
Для возможности немного выделиться была добавлена возможность выбрать другую модель игрового персонажа.
6) Красивый и запоминающийся домен;
Спасибо за внимание. Надеюсь, что кому-то мой опыт будет полезен.
Как написать игру на JavaScript
Современные браузеры позволяют создавать игры с полноценной графикой. Рассказываем, как написать простые гонки на JavaScript и HTML5.
Сейчас браузеры дают JavaScript-разработчикам огромное количество возможностей для создания интересных сайтов. Раньше для этого использовался Flash — он был популярен, и на нём было создано бессчётное количество игр, плееров, необычных интерфейсов и так далее. Однако они уже не запустятся ни в одном современном браузере.
Дело в том, что технология Flash тяжеловесна, а также полна уязвимостей, поэтому от неё стали отказываться. Тем более что появилась альтернатива в виде HTML5 — в этой версии появился элемент canvas.
Canvas — это холст, на котором можно рисовать с помощью JS-команд. Его можно использовать для создания анимированных фонов, различных конструкторов и, самое главное, игр.
Из этой статьи вы узнаете, как создать браузерную игру на JavaScript и HTML5. Но прежде рекомендуем ознакомиться с объектно-ориентированным программированием в JS (достаточно понимать, что такое класс, метод и объект). Оно лучше всего подходит для создания игр, потому что позволяет работать с сущностями, а не с абстрактными данными. Однако есть и недостаток: ООП не поддерживается ни в одной из версий Internet Explorer.
Пишет о программировании, в свободное время создает игры. Мечтает открыть свою студию и выпускать ламповые RPG.
Вёрстка страницы с игрой
Для начала нужно создать страницу, на которой будет отображаться холст. Для этого потребуется совсем немного HTML:
Теперь нужно добавить стили:
Обратите внимание, что в HTML элементу canvas были заданы нулевые ширина и высота, в то время как в CSS указано 100%. В этом плане холст ведёт себя как изображение. У него есть фактическое и видимое разрешение.
С помощью стилей меняется видимое разрешение. Однако при этом размеры картинки останутся прежними: она просто растянется или сожмётся. Поэтому фактические ширина и высота будут указаны позже — через скрипт.
Скрипт для игры
Для начала добавим заготовку скрипта для игры:
В этом скрипте есть всё, что необходимо для создания игры: данные (массивы), функции обновления, прорисовки и управления. Остаётся только дополнить это основной логикой. То есть указать, как именно объекты будут себя вести и как будут выводиться на холст.
Логика игры
Во время вызова функции Update () будут меняться состояния игровых объектов. После этого они отрисовываются на canvas с помощью функции Draw (). То есть на самом деле мы не двигаем объекты на холсте — мы рисуем их один раз, потом меняем координаты, стираем старое изображение и выводим объекты с новыми координатами. Всё это происходит так быстро, что создаётся иллюзия движения.
Рассмотрим это на примере дороги.
На холсте выводится вот такое изображение и постепенно двигается вниз. Сразу же следом будет выводиться ещё одна такая же картинка, благодаря чему создастся ощущение бесконечной дороги.
Для этого создадим класс Road:
В массив с фонами добавляются два объекта класса Road:
Теперь можно изменить функцию Update (), чтобы положение изображений менялось с каждым кадром.
Остаётся только добавить вывод этих изображений:
Теперь можно посмотреть, как это работает в игре:
Пора добавить игрока и NPC. Для этого нужно написать класс Car. В нём будет метод Move (), с помощью которого игрок управляет своим автомобилем. Движение NPC будет осуществляться с помощью Update (), в котором просто меняется координата Y.
На каких языках программирования пишут игры
Новички часто спрашивают, на каком языке программирования можно создать игру. Поставим точку в этом вопросе.
Ориентироваться лучше на то, что хотите реализовать и на какой платформе:
Если создаёте игру впервые, воспользуйтесь каким-нибудь движком:
Пишет о программировании, в свободное время создает игры. Мечтает открыть свою студию и выпускать ламповые RPG.
В чём отличие языков для создания игр
У каждого языка свои преимущества и назначение, поэтому не стоит думать, что какой-то лучше остальных — все они для решения разных задач. Многие, например, пишут большую часть проекта на одном, а высоконагруженную — на другом.
Чтобы выбрать, какой язык подойдёт вам, давайте разберемся в нескольких моментах. А для совсем новичков мы предлагаем курс «Профессия Разработчик игр на Unreal Engine 4».
Браузерные игры
Они хоть и не такие крутые, как игры для консолей и компьютеров, но тоже затягивают. Причина в умелой работе гейм-дизайнеров — они продумывают механики так, чтобы вы тратили на игру больше времени и денег.
Если вы играли хотя бы в одну крупную браузерную игру, то знаете: игровой процесс дозируют, чтобы игроку не наскучило. А чтобы продолжить игру, приходите на следующий день либо платите.
Тут уже можно подключить JavaScript — он позволяет хранить в переменных данные персонажа, а графику обрабатывать с помощью Canvas. Если прикрутить PHP, получится создать базу данных, построить защиту и реализовать многопользовательский режим. А это уже полноценная браузерная игра.
Многие из таких игр создаются на Flash, который работает на языке ActionScript. Мы не рекомендуем изучать эту технологию, потому что скоро её поддержка будет прекращена, а на HTML5 появится ещё больше возможностей, чтобы полностью её заменить.
Примеры браузерных приложений
Игры для мобильных устройств
Мобильные игры превосходят браузерные, но не сильно. Маленький экран и небольшая мощность не позволяют создавать крутую графику. И ещё нельзя реализовать такое же удобное управление, как на компьютерах и приставках.
Это компенсируется простотой разработки. Можно скачать популярный движок и за несколько недель выпустить готовое приложение — это программы, которые предоставляют готовые решения для работы с графикой и физикой. Разработчику остается только добавить спрайты или модели, а потом прописать несколько скриптов на одном из предложенных языков. Можно даже не заморачиваться из-за всех ресурсов — они скачиваются или покупаются в интернете.
Unity, один из самых популярных движков, даёт возможность писать на C# и JavaScript. Подключаете скачанные файлы, пишете несколько команд — и простенькая игра готова.
Примеры мобильных игр
Компьютерные и консольные игры
Тут настоящий размах. Реалистичная графика, VR, большой игровой мир, поддержка огромного количества игроков онлайн и так далее. Можно создавать проекты вроде Limbo или Super Meat Boy в одиночку, а можно в команде разрабатывать новый Fortnite.
Но и сложность возрастает. Чем масштабнее вы мыслите, тем больше работы предстоит проделать. Вот неполный список аспектов разработки, над которыми следует потрудиться:
В таких играх ведется работа над освещением, тенями, частицами, разрушаемостью — всем, что важно для конкретного проекта. Один человек не потянет всё это за год или даже два, поэтому такое под силу только крупным студиям. Конечно, многое решается в движках, но работа всё равно колоссальная.
Без движков тоже можно обойтись: World of WarCraft был написан на C++, а MineCraft создан одним человеком на Java, после чего игру купила компания Microsoft за 2,5 миллиарда долларов.
Даже Super Mario написали на ассемблере, когда о движках никто и не задумывался.
Создаем многопользовательскую браузерную игру. Часть первая. Клиент-серверная архитектура
Авторизуйтесь
Создаем многопользовательскую браузерную игру. Часть первая. Клиент-серверная архитектура
Рассказывает Алвин Лин, разработчик программного обеспечения из Нью-Йорка
В 2014 году я впервые побывал на CodeDay в Нью-Йорке. И хотя CodeDay не совсем хакатон, это было моё первое знакомство с подобными мероприятиями. Там мы с моим другом Кеннетом Ли написали многопользовательскую игру в танчики. Так как несколько моих друзей спрашивали меня о том, как я её написал, я решил описать процесс её создания.
В этом посте я вкратце опишу ход своих рассуждений и покажу, как воссоздать архитектуру, а также дам некоторые советы, если вы захотите сделать игру сами. Этот пост рассчитан на тех, кто владеет основами JavaScript и Node.js. Если вы с ними не знакомы, то есть много замечательных онлайн-ресурсов, где можно их изучить.
Прим. перев. На нашем сайте есть много познавательных материалов как по JavaScript, так и по Node.js — обязательно найдёте что-нибудь подходящее.
Прим. перев. Если вы не знакомы с веб-сокетами, рекомендуем прочитать наш вводный материал.
Создание проекта
Для начала установите зависимости. Создайте папку проекта, перейдите в неё и запустите следующий код:
Для быстрой настройки сервера целесообразно использовать фреймворк Express, а для обработки веб-сокетов на сервере — пакет socket.io. В файл server.js поместите следующий код:
Теперь нужно настроить веб-сокеты на сервере. В конец файла server.js добавьте:
Пока что в игре нет никаких функций, поэтому в обработчик веб-сокетов ничего добавлять не нужно. Для тестирования допишите следующие строки в конец файла server.js :
Эта функция будет отправлять сообщение с именем message и содержимым hi всем подключенным веб-сокетам. Позже не забудьте удалить эту часть кода, так как она предназначена только для тестирования.
25–27 ноября, Онлайн, Беcплатно
Запустите сервер командой node server.js и в любом браузере перейдите по ссылке http://localhost:5000. Если вы откроете окно разработчика (нажать правую кнопку мыши → Проверить (Inspect)), то увидите, как каждую секунду приходит новое сообщение:
Как правило, socket.emit(name, data) отправляет сообщение с заданным именем и данными серверу, если запрос идет от клиента, и наоборот, если запрос идет от сервера. Для получения сообщений по конкретному имени используется следующая команда:
С помощью socket.emit() вы можете отправить любое сообщение. Можно также передавать объекты JSON, что для нас очень удобно. Это позволяет мгновенно передавать информацию в игре от сервера к клиенту и обратно, что является основой многопользовательской игры.
Теперь пусть клиент отправляет некоторые состояния клавиатуры. Поместите следующий код в конец файла static/game.js :
Эта часть кода позволит отправлять на сервер информацию о состоянии клавиатуры клиента 60 раз в секунду. Теперь необходимо прописать эту ситуацию со стороны сервера. В конец файла server.js добавьте следующие строки:
Когда сервер получит сообщение о том, что присоединился новый игрок, он добавит новый вход в объект игроков при помощи id сокета, который будет в этом сообщении. Когда сервер получит сообщение о движении, то обновит информацию об игроке, который связан с этим сокетом, если он существует.
io.sockets.emit() — это запрос, который будет отправлять сообщение и данные ВСЕМ подключённым сокетам. Сервер будет отправлять это состояние всем подключённым клиентам 60 раз в секунду.
Этот код обращается к id Canvas ( #canvas ) и рисует там. Каждый раз, когда от сервера будет поступать сообщение о состоянии, данные в Canvas будут обнуляться, и на нём в виде зеленых кружков будут заново отображаться все игроки.
Вот и всё! Если у вас возникли проблемы, посмотрите архив с исходным кодом.
Некоторые тонкости
Когда будете разрабатывать более функциональную игру, целесообразно разделить код на несколько файлов.
Такие многопользовательские игры — отличный пример архитектуры MVC (модель-представление-контроллер). Вся логическая часть должна обрабатываться на сервере, а всё, что должен делать клиент — это отправлять входные пользовательские данные на сервер и отображать информацию, которую получает от сервера.
Однако в этом демо-проекте есть несколько недостатков. Обновление игры связано со слушателем сокета. Если бы я хотел повлиять на ход игры, то мог бы написать в консоли браузера следующее:
Теперь данные о движении будут отправляться на сервер в зависимости от характеристик компьютера более 60 раз в секунду. Это приведёт к тому, что игрок будет передвигаться невероятно быстро. Так мы переходим к концепции определения полномочного сервера.
Ни на каком этапе клиент не должен контролировать какие-либо данные на сервере. Например, никогда не нужно размещать на сервере код, который позволит клиенту определять своё положение/здоровье на основе данных, которые передаются через сокет, так как пользователь сможет легко подделать сообщение, исходящее из сокета, как показано выше.
Лучшая аналогия, которую я могу привести, заключается в том, что клиенты должны посылать на сервер только информацию о своих намерениях, которые затем будут обрабатываться и использоваться для изменения состояния игроков, если они валидны.
Кроме того, старайтесь избегать такого кода:
В этом отрезке кода обновление координаты х для игрока связано с частотой смены кадров в игре. SetInterval() не всегда гарантирует соблюдение интервала, вместо этого напишите нечто подобное:
Это не так изящно, зато обеспечит более плавную и последовательную работу. Усложните демо-проект и попробуйте сделать так, чтобы обновление осуществлялось согласно времени, а не частоте смены кадров. Если не захотите на этом останавливаться, попытайтесь создать на сервере физический движок, который будет управлять движениями игроков.
Также можно сделать так, чтобы из игры удалялись отключенные игроки. Когда сокет отключается, автоматически отправляется сообщение о разъединении. Это можно прописать так:
Также попытайтесь создать собственный физический движок. Это сложно, но весело. Если захотите попробовать, то рекомендую прочитать книгу «The Nature of Code», в которой есть много полезных идей.
Если хотите посмотреть на гораздо более продвинутый пример, вот игра, которую я сделал, а также исходный код, если вы хотите узнать, как это было написано. На этом всё. Спасибо, что прочитали!