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Java8 Lambda表达式应用案例 -- 单线程游戏服务器+异步数据库操作

2024-07-14 20:35:56   221人阅读

前段时间我们游戏服务器的开发环境升级到了Java8，这两天我又把服务器的线程模型重新设计了一下，用上了Lambda表达式。Lambda表达式确实能够大幅简化Java代码，特别是丑陋不堪的匿名内部类，这篇文章主要就是想和大家分享这一点。

线程模型

首先简单介绍一下我们游戏服务器的线程模型，大致如下图所示：

Netty线程池只处理消息的收发，当Netty收到消息之后，会交给游戏逻辑线程处理。由于是单线程在处理游戏逻辑，所以每一个消息必须很快处理完，也就是说，不能有数据库等耗时操作，不然逻辑线程很可能会被卡住。为了不卡住逻辑线程，数据库操作由单独的线程池来处理。逻辑线程发起数据库操作后便立即返回继续处理其他消息，数据库线程池处理完毕后，再通知逻辑线程，从而达到了异步数据库操作的效果。

GameAction

Netty部分的网络代码，在收到消息后，会根据消息找到对应的Action，然后执行。具体代码省略，下面是简化后的GameAction的代码：

public abstract class GameAction {
    
    /**
     * 在逻辑线程里处理消息.
     * @param gs
     * @param req 请求消息
     */
    public void execute(GameSession gs, Object req) {
        GameLogicExecutor.execute(() -> {
            doExecute(gs, req);
        });
    }
    
    // 子类实现
    public abstract void doExecute(GameSession gs, Object req);
    
}
execute()方法里，使用了Lambda表达式来实现Runnable接口。

GameLogicExecutor

GameLogicExecutor是游戏逻辑执行线程，代码如下所示：

import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 游戏逻辑线程.
 */
public class GameLogicExecutor {
    
    // todo 限制队列长度
    private static final Executor executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
    
    /**
     * 把游戏逻辑放到队列.
     * @param gameLogic 
     */
    public static void execute(Runnable gameLogic) {
        executor.execute(gameLogic);
    }
    
}

GetPlayerListAction

下面看一个具体的GameAction实现，这个Action根据用户ID返回用户创建的玩家列表，代码如下：

import java.util.List;

public class GetPlayerListAction extends GameAction {

    @Override
    public void doExecute(GameSession gs, Object req) {
        int userId = (Integer) req;
        PlayerDao.getPlayerList(userId, (List<Player> players) -> {
            gs.write(players);
        });
    }
    
}
假设请求参数是玩家ID，doExecute()方法并没有等待数据库操作，而是马上就返回了。传递给DAO的回调对象是个Lambda表达式，在回调方法里，玩家列表通过GameSession被写到客户端（这只是演示，实际的响应消息可能是protobuf或JSON）。

PlayerDao

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class PlayerDao {
    
    public static void getPlayerList(int userId, DbOpCallback<List<Player>> cb) {
        DbOpExecutor.execute(() -> {
            try {
                List<Player> players = getPlayerList(userId);
                cb.ok(players);
            } catch (Exception e) {
                cb.fail(e);
            }
        });
    }
    
    // 耗时的数据库操作
    private static List<Player> getPlayerList(int userId) {
        return new ArrayList<>();
    }
    
}

getPlayerList()方法接收两个参数，第一个参数是用户ID，第二个参数是个callback，当数据库操作完毕（成功或失败）时，会通知这个callback。DAO内部使用的可能是JDBC或MyBatis等，总之是耗时的操作，由数据库线程池执行。

DbOpExecutor

DbOpExecutor的代码比较简单，和GameLogicExecutor相似，如下所示：

import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 数据库操作线程池.
 */
public class DbOpExecutor {
    
    // todo 根据cpu数等确定线程数
    private static final Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
    
    /**
     * 把数据库操作放进队列.
     * @param dbOp 
     */
    public static void execute(Runnable dbOp) {
        executor.execute(dbOp);
    }
    
}

DbOpCallback

最后看一下DbOpCallback代码：

/**
 * 数据库操作回调.
 * @param <T>
 */
@FunctionalInterface
public interface DbOpCallback<T> {
    
    /**
     * 处理数据库返回结果.
     * @param result 
     */
    void handleResult(T result);
    
    /**
     * 数据库操作正常结束.
     * @param result 
     */
    default void ok(T result) {
        // 在游戏逻辑线程里处理结果
        GameLogicExecutor.execute(() -> {
            try {
                handleResult(result);
            } catch (Exception e) {
                // todo 处理异常
            }
        });
    }
    
    /**
     * 数据库操作出现异常.
     * @param e 
     */
    default void fail(Exception e) {
        // todo 处理异常
    }
    
}

@FunctionalInterface说明这是一个函数式接口，简单的说，就是只有一个抽象方法的接口。接口的default方法是Java8的新语法，具体请参考Java8相关方面的资料。ok()方法确保数据库操作的结果是在逻辑线程里处理。

结论

上面的代码，在Java8之前用匿名内部类也是可以写的，只是相比Lambda表达式，更加冗长丑陋而已。另外要注意，上面的代码只是简化后的示例代码，并非真实代码。如果想将上面的代码应用到自己的项目中，还请注意异常的处理。


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