Python：如何序列化多人游戏的对象？
问题描述
我们正在开发一款自上而下的、类似RPG的多人游戏，目的是为了学习(而且很有趣！)和几个朋友在一起。我们在游戏中已经有一些实体并且输入正在工作，但是网络实现让我们头疼：d
问题
尝试使用dict进行转换时，某些值仍将包含pygame.Surface，我不想传输它，并且在尝试对它们进行jsonize时会导致错误。我要以简化方式传输的其他对象(如矩形)无法自动转换。
已正常运行
- 客户端-服务器连接
- 双向传输JSON对象
- 异步联网同步入队
情况
新玩家连接到服务器，希望获取所有对象的当前游戏状态。
数据结构
我们使用基于"实体-组件"的架构，因此我们非常严格地将游戏逻辑分离到"系统"中，而数据则存储在每个实体的"组件"中。该实体是一个非常简单的容器，只有一个ID和一个组件列表。
示例实体(缩短以提高可读性)：
Entity
|-- Component (Moveable)
|-- Component (Graphic)
| |- complex datatypes like pygame.SURFACE
| `- (...)
`- Component (Inventory)
我们尝试了不同的方法，但似乎都不太适合或感觉"毛骨悚然"。
仍然包含对旧对象的引用，因此对不需要的数据类型的"清理"或"过滤"也会在源中发生。深度复制引发异常。
...PythonPython36libcopy.py", line 169, in deepcopy
rv = reductor(4)
TypeError: can't pickle pygame.Surface objects
显示一些代码
"EnitityManager"类的方法，它应该生成所有实体的快照，包括它们的组件。此快照应该转换为JSON，没有任何错误-如果可能的话，在此核心类中不需要太多配置。 class EnitityManager:
def generate_world_snapshot(self):
""" Returns a dictionary with all Entities and their components to send
this to the client. This function will probably generate a lot of data,
but, its to send the whole current game state when a new player
connects or when a complete refresh is required """
# It should be possible to add more objects to the snapshot, so we
# create our own Snapshot-Datastructure
result = {'entities': {}}
entities = self.get_all_entities()
for e in entities:
result['entities'][e.id] = deepcopy(e.__dict__)
# Components are Objects, but dictionary is required for transfer
cmp_obj_list = result['entities'][e.id]['components']
# Empty the current list of components, its going to be filled with
# dictionaries of each cmp which are cleaned for the dump, because
# of the errors directly coverting the whole datastructure to JSON
result['entities'][e.id]['components'] = {}
for cmp in cmp_obj_list:
cmp_copy = deepcopy(cmp)
cmp_dict = cmp_copy.__dict__
# Only list, dict, int, str, float and None will stay, while
# other Types are being simply deleted including their key
# Lists and directories will be cleaned ob recursive as well
cmp_dict = self.clean_complex_recursive(cmp_dict)
result['entities'][e.id]['components'][type(cmp_copy).__name__]
= cmp_dict
logging.debug("EntityMgr: Entity#3: %s" % result['entities'][3])
return result
预期和实际结果
我们可以找到一种手动覆盖不需要的元素的方法。但是由于组件列表将会增加，我们必须将所有过滤逻辑放到这个核心类中，它不应该包含任何组件专门化。
我们真的需要将所有逻辑放到EntityManager中以筛选正确的对象吗？这感觉不太好，因为我希望在没有任何硬编码配置的情况下完成所有到JSON的转换。
如何以最通用的方法转换所有这些复杂数据？
感谢您阅读到目前为止，非常感谢您事先的帮助！
我们已经在撰写的有趣文章，可能对其他有类似问题的人有帮助
- https://gafferongames.com/post/what_every_programmer_needs_to_know_about_game_networking/
- http://code.activestate.com/recipes/408859/
- https://docs.python.org/3/library/pickle.html
更新：解决方案-thx 2懒惰
我们使用了以下体系结构的组合，到目前为止工作得非常好，维护起来也很好！
实体管理器现在调用实体的get_state()函数。
class EntitiyManager:
def generate_world_snapshot(self):
""" Returns a dictionary with all Entities and their components to send
this to the client. This function will probably generate a lot of data,
but, its to send the whole current game state when a new player
connects or when a complete refresh is required """
# It should be possible to add more objects to the snapshot, so we
# create our own Snapshot-Datastructure
result = {'entities': {}}
entities = self.get_all_entities()
for e in entities:
result['entities'][e.id] = e.get_state()
return result
实体只有一些基本属性要添加到状态，并将get_state()调用转发给所有组件：
class Entity:
def get_state(self):
state = {'name': self.name, 'id': self.id, 'components': {}}
for cmp in self.components:
state['components'][type(cmp).__name__] = cmp.get_state()
return state
组件本身现在继承了它们的新超类组件的get_state()方法，超类组件只关心所有简单的数据类型：
class Component:
def __init__(self):
logging.debug('generic component created')
def get_state(self):
state = {}
for attr, value in self.__dict__.items():
if value is None or isinstance(value, (str, int, float, bool)):
state[attr] = value
elif isinstance(value, (list, dict)):
# logging.warn("Generating state: not supporting lists yet")
pass
return state
class GraphicComponent(Component):
# (...)
现在，每个开发人员都有机会覆盖此函数，以便直接在组件类(如Graphic、Movement、Inventory等)中为复杂类型创建更详细的get_state()函数。如果需要以更准确的方式保护状态-这是未来维护代码的一件大事，请将这些代码片段放在一个类中。
下一步是实现静电方法，用于从同一个Class中的状态创建项。这使得这项工作非常顺利。
非常感谢你的帮助，懒惰。
解决方案
是否确实必须将所有逻辑放入EntityManager以筛选正确的对象？
否，您应该使用polymorphism。
您需要一种以可在不同系统之间共享的形式表示游戏状态的方法；因此，可以为您的组件提供一个返回其所有状态的方法，以及一个允许您从该状态创建组件实例的工厂方法。
(Python已经有__repr__魔术方法，但您不必使用它)
因此，无需在实体管理器中进行所有筛选，只需让他在所有组件上调用此新方法，并让每个组件决定结果将是什么样子。
如下所示：
...
result = {'entities': {}}
entities = self.get_all_entities()
for e in entities:
result['entities'][e.id] = {'components': {}}
for cmp in e.components:
result['entities'][e.id]['components'][type(cmp).__name__] = cmp.get_state()
...
组件可以这样实现它：
class GraphicComponent:
def __init__(self, pos=...):
self.image = ...
self.rect = ...
self.whatever = ...
def get_state(self):
return { 'pos_x': self.rect.x, 'pos_y': self.rect.y, 'image': 'name_of_image.jpg' }
@staticmethod
def from_state(state):
return GraphicComponent(pos=(state.pos_x, state.pos_y), ...)
和从服务器接收状态的客户端EntityManager将迭代每个实体的组件列表，并调用from_state以创建实例。
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