多人 2D 游戏中的数据结构 (Java)

Question

我有以下问题：

我编写了一个具有多人游戏功能的 2D 游戏。现在我将其他玩家数据和游戏对象存储在两个 ArrayList 中（世界以其他方式存储）。有时网络线程会发送无法应用的更新，因为游戏会绘制 Players/Game 对象 (java.util.ConcurrentModificationException)。因为这个绘图过程每秒发生大约 60 次（因为动画）问题经常出现（每 2 秒）。这是玩家 ArrayList 的代码：

抽签球员：

for (Player p : oPlayer) {
  if (p != null) {
    int x = (int) ((width / 2) + (p.x - getPlayerX()) * BLOCK_SIZE);
    int y = (int) ((height / 2) + (p.y - getPlayerY()) * BLOCK_SIZE);
    g.drawImage(onlinePlayer, x, y, BLOCK_SIZE, BLOCK_SIZE, null);
    FontMetrics fm = g.getFontMetrics();
    g.setColor(Color.DARK_GRAY);
    g.drawString(p.getName(), x + (BLOCK_SIZE / 2) - (fm.stringWidth(p.getName()) / 2), y - 5);
  }
}

在网络线程中编辑信息：

case "ADP": //add Player
  Game.oPlayer.add(new Player(message, id));
  sendX();
  sendY();
  break;
case "SPX": // set X
  for (Player p : Game.oPlayer) {
    if (p.getId() == id) {
      p.setX(Short.parseShort(message));
      break;
    }
  }
  break;
case "SPY": // set Y
  for (Player p : Game.oPlayer) {
    if (p.getId() == id) {
      p.setY(Short.parseShort(message));
      break;
    }
  }
  break;
case "PDI": // remove Player
  for (Player p : Game.oPlayer) {
    if (p.getId() == id) {
      Game.oPlayer.remove(p);
      break;
    }
  }
  break;

提前谢谢你:)

Answer 1

如果列表在一个线程和另一个线程中迭代或修改，您将得到 ConcurrentModficationException。在一般的用户界面应用程序中，修改模型数据仅限于单个线程，通常是用户界面线程，例如 Swing 的事件分发线程，或者 JavaFX 中的平台线程。

顺便说一句，对于 JavaFX，存在 game library 为游戏开发提供开箱即用的技术。一般来说，JavaFX 比 AWT 或 Swing 更适合图形密集型工作。

Answer 2

您尝试过使用 Vector 吗？它是集合的一部分并且是同步的。

Answer 3

这里发生的是，2 个线程在同一个列表上工作。
第一个是读取列表 (for (Player p : oPlayer) {)，第二个是修改它 (Game.oPlayer.add(new Player(message, id));)。这使 oPlayer 列表进入（某种）"inconsistent" 状态。 Java 看到您修改了您正在阅读的内容并抛出此异常让您知道，该内容不符合 kosher。
可以找到有关 ConcurrentModificationExceptions 的更多信息 here

为了澄清，您深入了解了所谓的 Readers-writer problem。您有一个 reader（线程）读取 Game.oPlayer 的数据，还有一个写入器（线程）将数据写入 Game.oPlayer.

解决方案

同步关键字

synchronized关键字解释here。你会像这样使用它：

private final List<Player> players = ...;

public void addPlayer(Player player) {
    synchronized(players) {
        players.add(player);
    }
}

public void removePlayer(Player player) {
    synchronized(players) {
        players.remove(player);
    }
}

请注意，列表必须是最终的。此外，我使用的是本地属性而不是静态属性。用 Game.oPlayer 删除 players 以获得合适的解决方案。
这只允许 1 个线程访问 players.add() 和 players.remove().

锁定

可以找到有关如何使用锁的信息 here。

简单地说，你创建一个这样的块：

try {
lock.lock();
// work ..
} finally {
lock.unlock();
}

这样只有一个线程可以通过说 lock.lock() 访问工作部分。如果任何其他线程使用 lock.lock() 锁定了工作部分并且没有解锁它，则当前线程将等待直到 lock.unlock() 被调用。使用 try-finall 块来确保锁定已解锁，即使您的工作部分正在抛出一个 throwable。

此外，我建议像这样迭代 "copy" 个播放器列表：

List<Player> toIterate;
synchronized(players) {
    toIterate = new ArrayList<>(getPlayerList());
}
for(Player player : toIterate) {
    // work
}

或者像这样完全同步这部分：

synchronized(players) {
    for(Player player : players) {
        // work
    }
}

第一个为您提供该实例的副本，这基本上意味着它包含与原始列表相同的对象，但它不是同一个列表。它通过让更多线程自己工作 "list" 并完成它们的工作来帮助您，而不管当前的更新如何，因为第二个示例将在以下情况下阻塞：

任何线程都想阅读列表。
任何线程修改列表。

所以你只需要同步第一个例子中的复制部分。

甚至更进一步（不是您问题的一部分，但仍然可以使它变得更容易）我建议不要使用静态，正如您在 Game.oPlayer.[...] 中所述并查看 Dependency Injection .

您可以修改您的 Game-class 以提供方法 addPlayer(Player player);、removePlayer(Player player); 和 getPlayerList(); 以 Object Oriented 方式编写代码。
使用该设计，您可以轻松修改代码以处理新的并发问题。

多人 2D 游戏中的数据结构 (Java)

Data Structures in 2D-Games with Multiplayer (Java)

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