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Week9 — 网络同步

计算机网络基础

TCP、UDP、Socket、P2P、C/S等。

UE 网络架构

UE 采用 客户端-服务器（Client-Server） 架构，且 服务器（Server） 是权威的（Authoritative）。即所有关键游戏逻辑（伤害判定、得分、状态变化）都在服务器上执行，客户端只负责表现和输入。

UE 网络角色

  • Listen Server：其中一个玩家同时充当服务器，适合小规模局域网对战
  • Dedicated Server：独立运行的无头服务器（无渲染），适合大规模在线游戏
  • Client：普通玩家客户端，向服务器发送输入，接收状态更新
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网络拓扑示意：

[Client A] ──┐
             ├──► [Server (Authority)] ◄── [Client B]
[Client C] ──┘

数据同步基础

RPC，远程过程调用，本地调用远端提供的函数/方法。

对象序列化，把本地结构体传输到远程服务器之前需要将其序列化。

属性同步，一个服务器的某个对象的某个属性修改后，其他端的对象属性也要同步性更新。

RPC（远程过程调用）

RPC 是网络通信的基本手段，UE 中 RPC 分为三种类型：

类型 调用端 执行端 典型用途
Server RPC Client Server 客户端请求服务器执行操作（如开火、移动）
Client RPC Server 特定 Client 服务器通知某个客户端（如播放特效、显示 UI）
Multicast RPC Server 所有 Client + Server 广播事件（如爆炸特效、全局音效）
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// Server RPC：客户端请求服务器执行
UFUNCTION(Server, Reliable, WithValidation)
void ServerFire(FVector AimDirection);
//_Implementation 后缀为服务器端执行逻辑
void AMyCharacter::ServerFire_Implementation(FVector AimDirection)
{
    // 服务器验证并执行开火
    PerformLineTrace(AimDirection);
}
//_Validate 后缀为服务器验证逻辑，返回 false 会踢出客户端
bool AMyCharacter::ServerFire_Validate(FVector AimDirection)
{
    return AimDirection.IsNormalized();  // 简单的反作弊校验
}

// Client RPC：服务器通知客户端
UFUNCTION(Client, Reliable)
void ClientShowDamageNumber(float Damage, FVector Location);

// Multicast RPC：广播给所有端
UFUNCTION(NetMulticast, Unreliable)
void MulticastPlayHitEffect(FVector Location);

Reliable vs Unreliable

  • Reliable：保证送达，有序，有重发机制。用于关键逻辑（开火、死亡）
  • Unreliable：不保证送达，无重发。用于频繁的非关键更新（特效、音效）
  • 不要对高频操作使用 Reliable RPC，否则会导致 队列溢出 导致连接断开

属性复制（Property Replication）

属性复制 是 UE 网络同步的核心机制。在属性声明时添加 Replicated 标记，引擎会自动将服务器上的变化同步到所有客户端。

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// 头文件声明
UPROPERTY(Replicated)
float Health;

UPROPERTY(ReplicatedUsing = OnRep_TeamColor)
FLinearColor TeamColor;

// 实现 GetLifetimeReplicatedProps
void AMyCharacter::GetLifetimeReplicatedProps(TArray<FLifetimeProperty>& OutLifetimeProps) const
{
    Super::GetLifetimeReplicatedProps(OutLifetimeProps);
    DOREPLIFETIME(AMyCharacter, Health);
    DOREPLIFETIME(AMyCharacter, TeamColor);
}

// RepNotify 回调：属性在客户端更新后触发
void AMyCharacter::OnRep_TeamColor()
{
    // 更新角色材质颜色
    UpdateMaterialColor(TeamColor);
}
复制条件 说明
COND_None 默认，始终复制
COND_OwnerOnly 仅复制给 Owner 客户端（如弹药数）
COND_SkipOwner 复制给除 Owner 外的所有客户端
COND_InitialOnly 仅在初次复制时发送（如队伍 ID）
COND_Custom 手动控制复制时机

属性复制 vs RPC

  • 属性复制 适合持续性状态（血量、位置、队伍），引擎自动管理，只在值变化时同步
  • RPC 适合瞬时事件（开火、爆炸），需要手动调用
  • 优先使用属性复制，因为引擎会自动处理 相关性（Relevancy） 和 优先级，减少带宽

GameMode 与 GameState

UE 的网络框架将游戏逻辑分为几个关键类，各有明确的 网络存在范围：

  • GameMode：定义游戏规则（胜负条件、玩家管理、重生逻辑），仅存在于服务器，客户端无法访问。这是权威规则所在
  • PlayerController：每个玩家的控制器，服务器上持有所有玩家的 Controller，客户端只持有自己的
  • GameState：全局游戏状态（比分、比赛时间），复制到所有客户端，适合存放需要所有人看到的数据
  • PlayerState：每个玩家的公开信息（名字、分数、队伍），复制到所有客户端
  • HUD / Widget：UI 元素，仅在客户端存在
  • PlayerCameraManager：摄像机管理，仅客户端
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// GameMode 服务器端示例
void AMyGameMode::OnPlayerKilled(AController* Killer, AController* Victim)
{
    // 仅服务器执行
    if (AMyPlayerState* KillerPS = Killer->GetPlayerState<AMyPlayerState>())
    {
        KillerPS->AddScore(10);  // 分数通过 PlayerState 复制到客户端
    }

    // 设置重生定时器
    FTimerHandle RespawnTimer;
    GetWorldTimerManager().SetTimer(RespawnTimer, [this, Victim]()
    {
        RestartPlayer(Victim);
    }, 5.0f, false);
}

不要在客户端写游戏逻辑

由于 GameMode 仅存在于服务器，任何涉及规则判定的代码（伤害计算、得分、物品拾取）必须在服务器端执行。客户端只负责发送输入和展示结果，这就是所谓的 服务器权威模型（Server-Authoritative Model）。