目錄摘要.1關(guān)鍵字.11前言.11.1程序開發(fā)背景.11.2程序開發(fā)目標(biāo).11.3編碼設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范.21.4程序開發(fā)的實(shí)際意義.21.5對(duì)“單擊對(duì)戰(zhàn)”的解釋.32相關(guān)軟件及技術(shù)介紹.32.1開發(fā)平臺(tái)與工具選擇.32.1.1.NET簡(jiǎn)介.32.1.2MicrosoftVisualStudio2008簡(jiǎn)介.32.2相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介.32.2.1使用UDP協(xié)議的套接字技術(shù).32.2.2使用TCP協(xié)議的套接字技術(shù).32.2.3Socket方法和相關(guān)類介紹.42.2.4多線程的使用.42.2.5事件的使用.42.2.6反射調(diào)用一個(gè)類的私有成員.43可行性分析與需求分析.43.1可行性分析.43.2需求分析.53.2.1功能需求.54單擊對(duì)戰(zhàn)游戲設(shè)計(jì).54.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想.54.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).55主要功能詳細(xì)設(shè)計(jì).65.1在線用戶列表的獲得.65.1.1設(shè)計(jì)思路.65.1.2實(shí)現(xiàn)過程.65.2進(jìn)入對(duì)戰(zhàn)窗體的友好用戶體驗(yàn).95.2.1設(shè)計(jì)思路.95.2.2關(guān)鍵代碼.95.3五子棋對(duì)戰(zhàn)窗體功能.125.3.1設(shè)計(jì)思路.125.3.2關(guān)鍵代碼.126系統(tǒng)測(cè)試.156.1測(cè)試分析報(bào)告.156.2.1測(cè)試方式簡(jiǎn)介.156.2改進(jìn)意見.157結(jié)束語.15致謝.15參考文獻(xiàn).151單擊對(duì)戰(zhàn)游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生指導(dǎo)教師摘要：系統(tǒng)是基于.NET平臺(tái)開發(fā)的一個(gè)P2P結(jié)構(gòu)的單擊對(duì)戰(zhàn)五子棋游戲?；赑2P、套接字、事件、設(shè)計(jì)模式、多線程、反射等技術(shù)，使用c#語言和UDP協(xié)議的套接字進(jìn)行廣播，不但可以實(shí)現(xiàn)在局域網(wǎng)內(nèi)獲得所有在線用戶IP列表、狀態(tài)的功能，而且通過使用TCP協(xié)議的套接字可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶之間的連接、游戲、聊天、并閃動(dòng)對(duì)方屏幕的功能。以計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已在現(xiàn)實(shí)生活和生產(chǎn)中得以廣泛的使用，休閑類網(wǎng)絡(luò)游戲集趣味性、娛樂性、互動(dòng)性和益智性于一體，已經(jīng)成為多數(shù)人群的休閑方式。關(guān)鍵字：P2P；UDP廣播；TCP協(xié)議；設(shè)計(jì)模式；事件1前言1.1程序開發(fā)背景隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)游戲已成為我們生活中的重要組成部分，但由于廣域網(wǎng)游戲占用的資源較多、易受到病毒等缺點(diǎn)，所以局域網(wǎng)游戲被游戲愛好者廣泛使用。無論是對(duì)于初步探索網(wǎng)絡(luò)編程的編程愛好者還是有志于在物聯(lián)網(wǎng)方面發(fā)展的程序員，編寫簡(jiǎn)單的局域網(wǎng)游戲都是一個(gè)很好開始。網(wǎng)絡(luò)游戲在市面上已經(jīng)出現(xiàn)多年，許多游戲?qū)?zhàn)平臺(tái)也已相繼出現(xiàn)，例如我們熟知的浩方、QQ對(duì)戰(zhàn)平臺(tái)和街機(jī)游戲的ArcadeLive平臺(tái)等等，雖說它們有很大的不同，但有一點(diǎn)是可以肯定的：不管是這些游戲還是對(duì)戰(zhàn)平臺(tái)，剛開始都是需要在局域網(wǎng)內(nèi)調(diào)試的。然而，出于盈利的目的，開發(fā)商一般不會(huì)將對(duì)戰(zhàn)平臺(tái)的局域網(wǎng)內(nèi)的版本流于市面，更不會(huì)公開自己的原代碼。當(dāng)然通過一些人士的分析和透露，我們知道浩方是通過把tcp/ip協(xié)議轉(zhuǎn)換為ipx協(xié)議。虛擬局域網(wǎng)，為大家提供了一個(gè)作戰(zhàn)平臺(tái)，但游戲開始后，玩家之間就是p2p的關(guān)系了，游戲速度和平臺(tái)無關(guān)。但具體的實(shí)現(xiàn)肯定是很困難的，里面至少涉及hook，P2P，VPN，修改數(shù)據(jù)包，java或C+的網(wǎng)絡(luò)編程，進(jìn)程通信，數(shù)據(jù)庫(kù)的操作等等。當(dāng)然一些大型游戲里面內(nèi)置了網(wǎng)絡(luò)連接模塊，在局域網(wǎng)內(nèi)是不需要再通過平臺(tái)完成數(shù)據(jù)通信的。但對(duì)于一些單機(jī)游戲，要想完成局域網(wǎng)內(nèi)的對(duì)戰(zhàn)，對(duì)戰(zhàn)平臺(tái)就不可或缺了。這方面ArcadeLive是比較有代表性的，它的聯(lián)網(wǎng)功能可能是靠kaillera來實(shí)現(xiàn)的,要想實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)玩游戲,你必須有一個(gè)kaillera的客戶端和一個(gè)服務(wù)器端的程序,客戶端現(xiàn)在大多在模擬器中自帶,而服務(wù)器端則是一個(gè)單獨(dú)的程序?？傊W(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)模塊的技術(shù)發(fā)展還是很成熟的，但由于開發(fā)商的保密，很多技術(shù)難題還是要自己解決的。1.2程序開發(fā)目標(biāo)擬開發(fā)基于p2p具有運(yùn)用時(shí)自動(dòng)加載在線用戶IP列表、雙擊某個(gè)IP或頭像自動(dòng)進(jìn)入五子棋游戲，并且用戶體驗(yàn)很好的程序。該程序無需服務(wù)器端，也就是說每個(gè)程序?qū)嵗仁欠?wù)端也是客戶端，也就是常被我們提及的p2p。運(yùn)行程序時(shí)通過廣播特定的信息使所有在線的用戶獲得自己的IP然后添加到自己的用戶列表上，收到此特定信息的用戶回復(fù)另一信息，然后就可以實(shí)現(xiàn)所有的人獲得在線用戶IP的功能。游戲是逐漸被世人拋棄的起源于中國(guó)古代的傳統(tǒng)黑白棋種之一的五子棋，雖然它看似無聊，但對(duì)于練習(xí)編程技術(shù)還是很有意義的。本程序中的五子棋使用TCP協(xié)議的套接字進(jìn)行通訊，廣2泛應(yīng)用了事件機(jī)制，接收到我們自定義的信息后就會(huì)根據(jù)以至的信息頭作出相關(guān)的反映。眾所周之，網(wǎng)絡(luò)游戲會(huì)因?yàn)榉N種原因出現(xiàn)延遲，使用戶持續(xù)等待甚至出現(xiàn)卡死的情況，本程序盡最大的努力提高用戶體驗(yàn)的舒適性，即盡量不發(fā)生卡的情況。1.3編碼設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范為了在編碼過程中，能夠快速地、有效地閱讀，我們有必要為對(duì)象約定一個(gè)規(guī)范的編碼命名約定。（1）.對(duì)象命名約定下面為在編碼過程中會(huì)用到的對(duì)象統(tǒng)一的命名，如下表1所示:對(duì)象名命名約定（前綴碼）FormFrmTextBoxtxtPictureBoxpicPanlepnlLablelblTextBoxtxtTreeViewtv表1對(duì)象統(tǒng)一的命名（2）.結(jié)構(gòu)化編碼約定編碼風(fēng)格參照下例進(jìn)行：boolstartListen=false；publicboolCanAgin,CanAgins,CanDown,IFirst；privateSocketsocketListerner；privateThreadmainThread；publicClientRoleclientConnectionRole=newClientRole()；在程序中，對(duì)一些比較難懂，或是屬性不熟悉的地方加上必要的文字說明，其次，程序要有層次，使得讀程序時(shí)更易讀懂。1.4程序開發(fā)的實(shí)際意義對(duì)于數(shù)據(jù)的通信，我們比較熟悉的有Tcp/Ip協(xié)議、UDP協(xié)議等等。以UDP協(xié)議為例，UDP從應(yīng)用程序接過報(bào)文后，附上目的端口號(hào)、源端口號(hào)和其他兩個(gè)小字段后就直接將結(jié)果段遞交給網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層將該段封裝到數(shù)據(jù)報(bào)中后，盡力而為地將數(shù)據(jù)包傳遞給接收端主機(jī)。如果數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)接收端主機(jī)，UPD將根據(jù)IP地址和兩個(gè)端口號(hào)將段中的數(shù)據(jù)交給相應(yīng)的進(jìn)程。本程序中的用戶列表的維護(hù)就是利用使用UDP協(xié)議的Socket發(fā)送廣播進(jìn)行獲得。然而鑒于UDP協(xié)議的無連接特點(diǎn)，丟失數(shù)據(jù)包的可能性也很大的，所以當(dāng)進(jìn)入游戲窗體后，真正負(fù)責(zé)通訊的采用了TCP協(xié)議的套接字進(jìn)行通訊，也就是說，UDP協(xié)議那個(gè)套接字只負(fù)責(zé)維護(hù)列表。本程序中的游戲是人氣很旺的網(wǎng)絡(luò)五子棋，選擇它的原因很簡(jiǎn)單：簡(jiǎn)單直接，不會(huì)上癮，算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。本程序的可擴(kuò)展性強(qiáng)，程序員可以根據(jù)自己的要求將基于TCP的Socket也提到一個(gè)類中，然后通過存放到一個(gè)以遠(yuǎn)程端點(diǎn)為Key相應(yīng)連接套接字為Value的Dictionary中，以實(shí)現(xiàn)和多人對(duì)戰(zhàn)的要求。當(dāng)然也可以利用反射將游戲程序編譯成一個(gè)類，然后放到一個(gè)特定文件夾下，當(dāng)主窗體運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)加載。除此之3外，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)編程的初學(xué)者也是很有幫助的。1.5對(duì)“單擊對(duì)戰(zhàn)”的解釋本程序采用p2p的架構(gòu)，即集服務(wù)端和客戶端的功能于一體，整個(gè)設(shè)計(jì)采用事件驅(qū)動(dòng)，所以非常方便實(shí)現(xiàn)。之所以叫做“單機(jī)對(duì)戰(zhàn)游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”，主要是內(nèi)嵌的游戲是五子棋游戲，它在用戶體驗(yàn)上的感覺基本就是單擊鼠標(biāo)，沒有太多別的負(fù)責(zé)的操作，很是適合小朋友或是老年人玩。2相關(guān)軟件及技術(shù)介紹2.1開發(fā)平臺(tái)與工具選擇2.1.1.NET簡(jiǎn)介.NET的編程模型將開發(fā)語言和運(yùn)行時(shí)平臺(tái)分離，實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立與語言的組件技術(shù)，通過不同的運(yùn)行平臺(tái)，.NET應(yīng)用可以被擴(kuò)展到PC、PDA、手機(jī)和嵌入式設(shè)備上。.NET運(yùn)行平臺(tái)稱為.NETFramework，是.NET平臺(tái)的基礎(chǔ)框架，它創(chuàng)造了一個(gè)完全可操控的安全的和特性豐富的應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境，這不但使得應(yīng)用程序的開發(fā)與發(fā)布更加簡(jiǎn)單，并且實(shí)現(xiàn)了眾多語言的無縫連接。2.1.2MicrosoftVisualStudio2008簡(jiǎn)介為了開發(fā).NET的應(yīng)用，微軟推出了強(qiáng)大的.NET開發(fā)工具VisualStudio.NET（以下簡(jiǎn)稱VS）作為微軟.NET戰(zhàn)略的重要組成部分。VS包含C#、VisualBasic.NET、Visualc+.NET等多個(gè)開發(fā)語言，同時(shí)還為第三方語言工具商提供了接口，只要支持CLS（CommonLanguageSpecification）的語言都可以集成到VS環(huán)境中。VS充分發(fā)揮了CLR的潛力，為開發(fā)者提供了一個(gè)統(tǒng)一的集成開發(fā)環(huán)境和調(diào)試器。由于采用統(tǒng)一的類型定義和共享類庫(kù)，各語言不僅在運(yùn)行時(shí)，而且在設(shè)計(jì)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)象級(jí)交互。VS不僅提供了WebServices開發(fā)工具，而且提供從WebServices開發(fā)到發(fā)布、注冊(cè)、整合的全過程支持。為創(chuàng)建和部署WebServices，.Net平臺(tái)采用了一系列的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，如XML、SOAP、WSDL、UDDL等用于WebServices的部署、請(qǐng)求和響應(yīng)。軟件人員最關(guān)心的還是開發(fā)效率的提高，VS人性化的界面和眾多工具將成倍提高開發(fā)效率。無論針對(duì)傳統(tǒng)的Windows桌面開發(fā)，WebServices，開發(fā)人員都不必在為每種不用的應(yīng)用重寫全部代碼，不必為不同的客戶設(shè)備定制不同的界面。2.2相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介2.2.1使用UDP協(xié)議的套接字技術(shù)數(shù)據(jù)報(bào)式Socket（DATAGRAM）是一種無連接的Socket,對(duì)應(yīng)于無連接的UDP服務(wù)應(yīng)用.不安全(丟失,順序混亂,在接收端要分析重排及要求重發(fā)),但效率高。使用UDP協(xié)議的套接字可以用來向許多系統(tǒng)支持的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送廣播數(shù)據(jù)包。要實(shí)現(xiàn)這種功能，網(wǎng)絡(luò)本身必須支持廣播功能，因?yàn)橄到y(tǒng)軟件并不提供對(duì)廣播功能的任何模擬。廣播信息將會(huì)給網(wǎng)絡(luò)造成極重的負(fù)擔(dān)，因?yàn)樗鼈円缶W(wǎng)絡(luò)上的每臺(tái)主機(jī)都為它們服務(wù)，所以發(fā)送廣播數(shù)據(jù)包的能力被限制于那些用顯式標(biāo)記了允許廣播的套接字中。廣播通常是為了如下兩個(gè)原因而使用的：1.一個(gè)應(yīng)用程序希望在本地網(wǎng)絡(luò)中找到一個(gè)資源，而應(yīng)用程序?qū)υ撡Y源的地址又沒有任何先驗(yàn)的知識(shí)。2.一些重要的功能，例如路由要求把它們的信息發(fā)送給所有可以找到的本網(wǎng)段的主機(jī)。被廣播信息的目的地址取決于這一信息將在何種網(wǎng)絡(luò)上廣播。本程序中利用基于UDP協(xié)議的套接字向廣播地址55發(fā)送廣播的方式以獲得用戶列表。2.2.2使用TCP協(xié)議的套接字技術(shù)本程序中的游戲部分使用的是的TCP協(xié)議4的套接字進(jìn)行通訊。眾所周之流式Socket（STREAM）是一種面向連接的Socket，針對(duì)于面向連接的TCP服務(wù)應(yīng)用，雖然效率低但由于其安全特性被廣泛使用。某一個(gè)棋子的位置很可能關(guān)系到游戲的勝敗，所以使用TCP協(xié)議的套接字就可以避免丟包等問題。2.2.3Socket方法和相關(guān)類介紹-方法-Socket():創(chuàng)建一個(gè)SocketBind():綁定一個(gè)本地的IP和端口號(hào)(IPEndPoint)Listen():讓Socket偵聽傳入的連接嘗試，并指定偵聽隊(duì)列容量Connect():初始化與另一個(gè)Socket的連接Accept():接收連接并返回一個(gè)新的socketSend():輸出數(shù)據(jù)到SocketReceive():從Socket中讀取數(shù)據(jù)Close():關(guān)閉Socket(銷毀連接)-相關(guān)類-IPAddress類：包含了一個(gè)IP地址IPEndPoint類：包含了一對(duì)IP地址和端口號(hào)2.2.4多線程的使用應(yīng)用多線程技術(shù)最大的誤區(qū)在于沒有分清適合的情況就盲目地使用多線程。除非運(yùn)行一個(gè)多處理器計(jì)算機(jī)，否則在CPU密集的任務(wù)中使用兩個(gè)線程不能節(jié)省多少時(shí)間，理解這一點(diǎn)很重要。在單處理器計(jì)算機(jī)上，讓兩個(gè)線程同時(shí)進(jìn)行100萬次運(yùn)算所花的時(shí)間與讓一個(gè)線程進(jìn)行200萬次運(yùn)算是相同的，甚至使用兩個(gè)線程所用的的時(shí)間更長(zhǎng)，因?yàn)橐幚砹硪粋€(gè)線程操作系統(tǒng)必須用一定的事件切換線程，即分配時(shí)間片。使用線程帶來的負(fù)面因素是必須額外考慮線程的并發(fā)、同步等線程安全問題，從而使得程序更加復(fù)雜而難以維護(hù)。然而，有些場(chǎng)合則使用多線程技術(shù)非常合適，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)就是其經(jīng)常出現(xiàn)的場(chǎng)合之一。當(dāng)一個(gè)線程等待從網(wǎng)絡(luò)中獲取數(shù)據(jù)，同時(shí)其他線程可以繼續(xù)處理其他的任務(wù)，此時(shí)可以節(jié)省很多時(shí)間。本程序中主要就是在針對(duì)Accept和Receive這兩個(gè)會(huì)阻塞的方法使用多線程。2.2.5事件的使用由于不知道什么時(shí)候會(huì)有人發(fā)送信息給自己，所以程序中應(yīng)用事件來處理對(duì)方的消息，即監(jiān)聽對(duì)方發(fā)送的消息，如果接受到的消息和自己要處理的一致，則執(zhí)行注冊(cè)在其上的方法。例如，A上線的時(shí)候，就會(huì)向廣播地址發(fā)送“Logon”消息，已經(jīng)在線上的B、C收到此消息后就行執(zhí)行自定義的OnGetList事件，然后此事件調(diào)用注冊(cè)在自己身上的GetListMethod方法，從而實(shí)現(xiàn)將A的IP地址加到自己的用戶列表上的功能。2.2.6反射調(diào)用一個(gè)類的私有成員當(dāng)用戶進(jìn)入對(duì)戰(zhàn)窗體后，主窗體的用戶列表不可用，即一次只能和一個(gè)用戶進(jìn)行游戲，（這只是我個(gè)人規(guī)定）。當(dāng)用戶退出對(duì)戰(zhàn)窗體后，必須要求主窗體的用戶列表重新可用，但我們注意到，窗體類的TreeView類型字段默認(rèn)是private，也就是其它類不可訪問的，當(dāng)然我們可以將其改成internal或更加訪問級(jí)別使外界可以訪問。但我們有更專業(yè)的手段：利用反射技術(shù)。.NET的一個(gè)反編譯工具Reflector就是利用發(fā)射實(shí)現(xiàn)的。3可行性分析與需求分析3.1可行性分析在很早以前五子棋軟件就已經(jīng)被開發(fā)出來了，當(dāng)時(shí)的五子棋軟件僅提供了5“人機(jī)模式”與“雙人模式”?！叭藱C(jī)模式”是指，人與計(jì)算機(jī)進(jìn)行對(duì)弈，計(jì)算機(jī)按照事先編寫好的算法程序來進(jìn)行下棋；“雙人模式”是指，兩個(gè)人通過交替使用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)來進(jìn)行下棋。無論是選擇哪一種模式，所有的操作都必須在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上來往完成，棋局無法在異地計(jì)算機(jī)之間來進(jìn)行，故而也叫單機(jī)版五子棋軟件。3.2需求分析軟件的需求分析是軟件生存期中重要的一步，也是決定性的一步。只有通過需求分析才能把軟件功能和性能的總體概念描述為具體的軟件需求規(guī)格說明，從而奠定軟件開發(fā)的基礎(chǔ)。在此階段，了解用戶要求本軟件必須滿足的所有功能和限制，以及用戶對(duì)軟件功能和性能的要求，弄清用戶想要軟件“做什么”，準(zhǔn)確地表達(dá)用戶的要求。3.2.1功能需求（1）.運(yùn)行游戲自動(dòng)獲得所有在線用戶列表并且自己的IP加到所有其他在上用戶玩家列表上的功能。（2）.顯示請(qǐng)求對(duì)戰(zhàn)提示框。（3）.進(jìn)入對(duì)戰(zhàn)窗體，其他用戶無法再與其游戲。（4）.顯示玩家退出提示框。（5）.能通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行下棋。（6）.符合五子棋的基本規(guī)則。（7）.提供玩家之間的聊天功能。（8）.提供玩家之間閃屏功能。（9）.一個(gè)用戶退出程序，所有在線用戶列表中自動(dòng)清除退出用戶對(duì)應(yīng)的IP。（10）.用戶界面需求界面友好、親切。（11）.界面簡(jiǎn)潔、不花哨。（12）.操作界面直觀、不繁瑣。（13）.用戶體驗(yàn)良好。4單擊對(duì)戰(zhàn)游戲設(shè)計(jì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)編程模式主要分成兩類：一種是基于C/S(Client/Server客戶機(jī)/服務(wù)器)模式，另一種是B/S(Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器)模式；C/S程序具有好的交互性，功能強(qiáng)大，但是客戶端必須安裝客戶端軟件，服務(wù)器端也要運(yùn)行，限制了其應(yīng)用；B/S模式下要求客戶端具有瀏覽器，但瀏覽器在安全方面有一些限制，交互性與功能有一些限制。由于這兩種模式的種種弊端，單擊對(duì)戰(zhàn)游戲采用了p2p網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使用UDP和TCP協(xié)議的Socket通過傳輸層提供的服務(wù)進(jìn)行通訊。4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想主窗體運(yùn)行時(shí)開啟是一個(gè)基于UDP協(xié)議