使用 Firestore 新增多人支援
多人遊戲需要一種在玩家之間同步遊戲狀態的方法。廣義來說,存在兩種多人遊戲
高更新率。這些遊戲需要以低延遲每秒同步多次遊戲狀態。這包括動作遊戲、運動遊戲、格鬥遊戲。
低更新率。這些遊戲只需要偶爾同步遊戲狀態,延遲的影響較小。這包括卡牌遊戲、策略遊戲、益智遊戲。
這類似於即時遊戲和回合制遊戲之間的區別,儘管這種類比並不完全準確。例如,即時策略遊戲正如其名稱所暗示的那樣,是即時運行的,但這並不表示需要高更新率。這些遊戲可以在本地機器上模擬玩家互動之間發生的許多事情。因此,它們不需要經常同步遊戲狀態。
如果您作為開發人員可以選擇低更新率,您應該這麼做。低更新率會降低延遲需求和伺服器成本。有時,遊戲需要高更新率的同步。對於這些情況,Firestore 等解決方案並不適合。選擇專用的多人伺服器解決方案,例如 Nakama。Nakama 有一個 Dart 套件。
如果您預期您的遊戲需要低更新率的同步,請繼續閱讀。
此食譜示範如何使用 cloud_firestore
套件在您的遊戲中實作多人功能。此食譜不需要伺服器。它使用兩個或多個客戶端,透過 Cloud Firestore 共用遊戲狀態。
1. 為多人遊戲做準備
#編寫您的遊戲程式碼,允許變更遊戲狀態,以回應本地事件和遠端事件。本地事件可以是玩家動作或某些遊戲邏輯。遠端事件可以是來自伺服器的世界更新。
為了簡化此食譜,從您可以在 flutter/games
儲存庫中找到的 card
範本開始。執行以下命令以複製該儲存庫
git clone https://github.com/flutter/games.git
在 templates/card
中開啟專案。
2. 安裝 Firestore
#Cloud Firestore 是雲端中可水平擴充的 NoSQL 文件資料庫。它包含內建的即時同步功能。這非常符合我們的需求。它可以將遊戲狀態更新在雲端資料庫中,因此每位玩家都會看到相同的狀態。
如果您想要快速了解 Cloud Firestore 的 15 分鐘入門教學,請查看以下影片
什麼是 NoSQL 資料庫?了解 Cloud Firestore
若要將 Firestore 新增至您的 Flutter 專案,請依照 開始使用 Cloud Firestore 指南的前兩個步驟
期望的結果包括
- 在雲端中準備好,處於測試模式的 Firestore 資料庫
- 產生的
firebase_options.dart
檔案 - 已將適當的外掛程式新增至您的
pubspec.yaml
在此步驟中,您不需要編寫任何 Dart 程式碼。當您了解該指南中編寫 Dart 程式碼的步驟後,請返回此食譜。
3. 初始化 Firestore
#開啟
lib/main.dart
並匯入外掛程式,以及在上一步驟中由flutterfire configure
產生的firebase_options.dart
檔案。dartimport 'package:cloud_firestore/cloud_firestore.dart'; import 'package:firebase_core/firebase_core.dart'; import 'firebase_options.dart';
將以下程式碼新增至
lib/main.dart
中runApp()
呼叫的正上方dartWidgetsFlutterBinding.ensureInitialized(); await Firebase.initializeApp( options: DefaultFirebaseOptions.currentPlatform, );
這確保在遊戲啟動時初始化 Firebase。
將 Firestore 執行個體新增至應用程式。如此一來,任何小工具都可以存取此執行個體。如果需要,小工具也可以對遺失的執行個體做出反應。
若要使用
card
範本執行此操作,您可以使用provider
套件 (已安裝為相依性)。將樣板程式碼
runApp(MyApp())
替換為以下程式碼dartrunApp( Provider.value( value: FirebaseFirestore.instance, child: MyApp(), ), );
將提供者置於
MyApp
上方,而不是在其內部。這讓您能夠在沒有 Firebase 的情況下測試應用程式。
4. 建立 Firestore 控制器類別
#儘管您可以直接與 Firestore 通訊,但您應該編寫專用的控制器類別,以使程式碼更具可讀性和可維護性。
如何實作控制器取決於您的遊戲以及多人體驗的確切設計。對於 card
範本的情況,您可以同步兩個圓形遊戲區域的內容。這不足以提供完整的多人體驗,但這是一個良好的開始。
若要建立控制器,請複製下列程式碼,然後貼到名為 lib/multiplayer/firestore_controller.dart
的新檔案中。
import 'dart:async';
import 'package:cloud_firestore/cloud_firestore.dart';
import 'package:flutter/foundation.dart';
import 'package:logging/logging.dart';
import '../game_internals/board_state.dart';
import '../game_internals/playing_area.dart';
import '../game_internals/playing_card.dart';
class FirestoreController {
static final _log = Logger('FirestoreController');
final FirebaseFirestore instance;
final BoardState boardState;
/// For now, there is only one match. But in order to be ready
/// for match-making, put it in a Firestore collection called matches.
late final _matchRef = instance.collection('matches').doc('match_1');
late final _areaOneRef = _matchRef
.collection('areas')
.doc('area_one')
.withConverter<List<PlayingCard>>(
fromFirestore: _cardsFromFirestore, toFirestore: _cardsToFirestore);
late final _areaTwoRef = _matchRef
.collection('areas')
.doc('area_two')
.withConverter<List<PlayingCard>>(
fromFirestore: _cardsFromFirestore, toFirestore: _cardsToFirestore);
StreamSubscription? _areaOneFirestoreSubscription;
StreamSubscription? _areaTwoFirestoreSubscription;
StreamSubscription? _areaOneLocalSubscription;
StreamSubscription? _areaTwoLocalSubscription;
FirestoreController({required this.instance, required this.boardState}) {
// Subscribe to the remote changes (from Firestore).
_areaOneFirestoreSubscription = _areaOneRef.snapshots().listen((snapshot) {
_updateLocalFromFirestore(boardState.areaOne, snapshot);
});
_areaTwoFirestoreSubscription = _areaTwoRef.snapshots().listen((snapshot) {
_updateLocalFromFirestore(boardState.areaTwo, snapshot);
});
// Subscribe to the local changes in game state.
_areaOneLocalSubscription = boardState.areaOne.playerChanges.listen((_) {
_updateFirestoreFromLocalAreaOne();
});
_areaTwoLocalSubscription = boardState.areaTwo.playerChanges.listen((_) {
_updateFirestoreFromLocalAreaTwo();
});
_log.fine('Initialized');
}
void dispose() {
_areaOneFirestoreSubscription?.cancel();
_areaTwoFirestoreSubscription?.cancel();
_areaOneLocalSubscription?.cancel();
_areaTwoLocalSubscription?.cancel();
_log.fine('Disposed');
}
/// Takes the raw JSON snapshot coming from Firestore and attempts to
/// convert it into a list of [PlayingCard]s.
List<PlayingCard> _cardsFromFirestore(
DocumentSnapshot<Map<String, dynamic>> snapshot,
SnapshotOptions? options,
) {
final data = snapshot.data()?['cards'] as List?;
if (data == null) {
_log.info('No data found on Firestore, returning empty list');
return [];
}
final list = List.castFrom<Object?, Map<String, Object?>>(data);
try {
return list.map((raw) => PlayingCard.fromJson(raw)).toList();
} catch (e) {
throw FirebaseControllerException(
'Failed to parse data from Firestore: $e');
}
}
/// Takes a list of [PlayingCard]s and converts it into a JSON object
/// that can be saved into Firestore.
Map<String, Object?> _cardsToFirestore(
List<PlayingCard> cards,
SetOptions? options,
) {
return {'cards': cards.map((c) => c.toJson()).toList()};
}
/// Updates Firestore with the local state of [area].
Future<void> _updateFirestoreFromLocal(
PlayingArea area, DocumentReference<List<PlayingCard>> ref) async {
try {
_log.fine('Updating Firestore with local data (${area.cards}) ...');
await ref.set(area.cards);
_log.fine('... done updating.');
} catch (e) {
throw FirebaseControllerException(
'Failed to update Firestore with local data (${area.cards}): $e');
}
}
/// Sends the local state of `boardState.areaOne` to Firestore.
void _updateFirestoreFromLocalAreaOne() {
_updateFirestoreFromLocal(boardState.areaOne, _areaOneRef);
}
/// Sends the local state of `boardState.areaTwo` to Firestore.
void _updateFirestoreFromLocalAreaTwo() {
_updateFirestoreFromLocal(boardState.areaTwo, _areaTwoRef);
}
/// Updates the local state of [area] with the data from Firestore.
void _updateLocalFromFirestore(
PlayingArea area, DocumentSnapshot<List<PlayingCard>> snapshot) {
_log.fine('Received new data from Firestore (${snapshot.data()})');
final cards = snapshot.data() ?? [];
if (listEquals(cards, area.cards)) {
_log.fine('No change');
} else {
_log.fine('Updating local data with Firestore data ($cards)');
area.replaceWith(cards);
}
}
}
class FirebaseControllerException implements Exception {
final String message;
FirebaseControllerException(this.message);
@override
String toString() => 'FirebaseControllerException: $message';
}
請注意此程式碼的以下功能
控制器的建構函式採用
BoardState
。這讓控制器能夠操縱遊戲的本地狀態。控制器訂閱本機變更以更新 Firestore,以及訂閱遠端變更以更新本機狀態和 UI。
欄位
_areaOneRef
和_areaTwoRef
是 Firebase 文件參考。它們描述每個區域的資料位置,以及如何在本地 Dart 物件 (List<PlayingCard>
) 和遠端 JSON 物件 (Map<String, dynamic>
) 之間轉換。Firestore API 讓我們可以使用.snapshots()
訂閱這些參考,並使用.set()
寫入這些參考。
5. 使用 Firestore 控制器
#開啟負責啟動遊戲階段的檔案:在
card
範例中為lib/play_session/play_session_screen.dart
。您可以從這個檔案中建立 Firestore 控制器的執行個體。匯入 Firebase 和控制器
dartimport 'package:cloud_firestore/cloud_firestore.dart'; import '../multiplayer/firestore_controller.dart';
將可為 null 的欄位新增至
_PlaySessionScreenState
類別,以包含控制器執行個體dartFirestoreController? _firestoreController;
在同一個類別的
initState()
方法中,新增嘗試讀取 FirebaseFirestore 執行個體的程式碼,如果成功,則建構控制器。您在「初始化 Firestore」步驟中將FirebaseFirestore
執行個體新增至main.dart
。dartfinal firestore = context.read<FirebaseFirestore?>(); if (firestore == null) { _log.warning("Firestore instance wasn't provided. " 'Running without _firestoreController.'); } else { _firestoreController = FirestoreController( instance: firestore, boardState: _boardState, ); }
使用同一個類別的
dispose()
方法處置控制器。dart_firestoreController?.dispose();
6. 測試遊戲
#在兩個不同的裝置上,或在同一裝置上的 2 個不同視窗中執行遊戲。
觀察將卡片新增到一個裝置上的區域時,它如何在另一個裝置上顯示。
開啟 Firebase Web 主控台並導覽至您專案的 Firestore 資料庫。
觀察它如何即時更新資料。您甚至可以在主控台中編輯資料,並查看所有執行的客戶端更新。
疑難排解
#測試 Firebase 整合時可能遇到的最常見問題包括以下幾點
嘗試連線到 Firebase 時,遊戲會當機。
- Firebase 整合尚未正確設定。請重新檢查步驟 2,並確保執行
flutterfire configure
作為該步驟的一部分。
- Firebase 整合尚未正確設定。請重新檢查步驟 2,並確保執行
遊戲無法在 macOS 上與 Firebase 通訊。
- 預設情況下,macOS 應用程式沒有網際網路存取權。請先啟用網際網路授權。
7. 後續步驟
#此時,遊戲在不同客戶端之間具有近乎即時且可靠的狀態同步。它缺少實際的遊戲規則:何時可以玩哪些卡牌,以及結果是什麼。這取決於遊戲本身,由您自行嘗試。
此時,比賽的共用狀態僅包含兩個遊戲區域以及其中的卡牌。您也可以將其他資料儲存到 _matchRef
中,例如玩家是誰以及輪到誰。如果您不確定從哪裡開始,請遵循一兩個 Firestore 程式碼實驗室,以熟悉 API。
首先,單一比賽應該足以讓您與同事和朋友測試您的多人遊戲。當您接近發佈日期時,請考慮驗證和配對。值得慶幸的是,Firebase 提供內建的驗證使用者方法,而且 Firestore 資料庫結構可以處理多場比賽。您可以使用任意多筆記錄來填入比賽集合,而不是單一的 match_1
。
線上比賽可以在「等待」狀態下開始,只有第一位玩家在場。其他玩家可以在某種大廳中看到「等待」中的比賽。一旦足夠的玩家加入比賽,它就會變成「活動」。再次強調,確切的實作取決於您想要哪種類型的線上體驗。基本原理仍然相同:大量的文件集合,每個文件都代表一場活動或潛在的比賽。
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