在线联机原型全集：第 16 章　简版 MOBA（Battle + AI Units｜Tick Sync, Reconnect & Recovery）

简版 MOBA（Battle + AI Units｜Tick Sync, Reconnect & Recovery）

• 类别：实时战斗 + 小规模 MOBA + AI 兵线/野怪
• 目标：在 3v3 或 4v4 的小场景中，验证服务器权威 Tick 同步、可重放的事件流、玩家断线→重连→完整恢复、以及**AI 单位（兵线/防御塔/野怪）**的确定性驱动。
• 原型代号：proto-016-mini-moba
• 依赖模块：proto-007-snake-battle（实时房间/网关基线）、proto-014-room-escape-sync（事件溯源/快照思路）、proto-015-mini-race-rollback（回滚/插值经验复用）
• 推荐语言栈：服务端 Go/Java（Go 栈优先），客户端 TypeScript（WebGL/Unity WebGL 任一），AI/导航可选 C/Rust 扩展
• 协议栈：WebSocket（可靠通道） + UDP（可选，玩家输入与位置增量）
• Tick 频率：服务器 20–30Hz（建议 20Hz=50ms/帧），客户端渲染 60fps

1. 核心玩法与约束

• 地图：单兵线小地图（直线或“L 型”），每方一座基地 + 2 座外塔（T1/T2）。

• 玩家：每队 3–4 人；英雄有 2 个主动技能 + 1 个大招（冷却长）。

• AI 单位：

  • 兵线（Creeps）：每 20s 刷一波，顺路推进，遇敌/塔停留输出；
  • 防御塔（Towers）：锁定范围内最近/仇恨最高目标；
  • 中立野怪（可选）：提供临时增益。

• 胜负：推掉对方基地即胜（不引入买活/装备系统，专注同步/AI/恢复链路）。

• 确定性：同一种输入在相同 Tick 序列下，服务端必须得到一致结果（AI 与技能需可确定性重放）。

2. 同步模型（Tick-Based Authoritative Server）

2.1 模式选型

• 服务器权威 + 客户端轻预测：客户端仅对自身移动与非冲突性 UI 动画做局部预测；伤害、击杀、硬控等必须以服务器回传为准。
• 输入延迟缓冲：客户端发送输入时标记 client_tick，服务器按Tick 序执行；客户端渲染延后 2–3 Tick 以吸收抖动。
• 确定性物理/AI：避免不确定 API（随机数统一来自服务器种子、帧内固定迭代顺序、避免浮点不可重现差异）。

2.2 帧结构

• 输入帧（InputFrame）：{uid, tick, move_vec, cast_cmd?, target?}
• 状态帧（StateFrame）：{tick, changed_entities[], acks[], rng_mark, hash}
• 关键帧（Keyframe）：每 N 帧（建议 1–2s）落盘快照；其余帧用事件重放恢复。

2.3 Tick 流程（服务器）

for each Tick t:
  1) 收集输入（t-Δ 到 t），丢失则复用上次移动向量
  2) 处理技能指令（排队/判定资源/冷却/施法前摇）
  3) 推进 AI（兵线/塔/野怪）：感知→决策→执行
  4) 执行移动/碰撞/投射体/伤害结算
  5) 生成状态增量（diff）与一致性哈希
  6) Append event_log(t)；必要时写关键帧 snapshot(t)
  7) 广播 StateFrame(t)

2.4 客户端时序

• 渲染滞后：渲染 t_render = t_server - 2..3；
• 自身移动预测：本地立即推进；当服务端状态回到达时，做微校正（< 0.2m 的偏差进行平滑 Lerp）。
• 他人/AI：仅插值/外推（外推长度 ≤ 2 帧），到权威帧即对齐。

3. 断线恢复（Reconnect & Recovery）

3.1 目标

• 10 秒内恢复战斗画面（场上状态“秒回”），输入可继续提交；
• 保证恢复后与服务器一致（校验 Hash），拒绝异常客户端。

3.2 恢复链路

1. 客户端重连取得 room_id、last_acked_tick；

2. 服务器根据 last_acked_tick 选择最近关键帧 KF(k)（k ≤ last_acked_tick），返回：

   • snapshot@k（二进制，压缩）
   • events[k+1..t_now]（事件流增量）
   • 当前 tick=t_now 与 rng_mark

3. 客户端离线重放至 t_now，计算哈希比对 hash@t_now；

4. 比对通过 → 切换到在线帧流；不通过 → 回落到全量快照再重放；仍失败 → 强制全量替换并提示“状态已对齐”。

3.3 数据与校验

• 状态快照：压缩的 ECS 数据包（只含必要组件字段，位置/血量/技能 CD/AI 状态等）。
• 事件流：输入、技能施放、投射体生成/命中、AI 选择目标、死亡事件等（按 tick 顺序）。
• 一致性哈希：服务器每帧计算 hash = SHA1(t || rng || ∑entity.comp_hash)，客户端比对。

4. 实体与组件（ECS）

4.1 核心实体

• Hero：玩家操控英雄
• Creep：兵线小兵
• Tower：防御塔
• Projectile：投射体
• Neutral（可选）：中立怪/增益点

4.2 核心组件（示例）

5. AI 设计（兵线 & 塔 & 野怪）

5.1 通用行为树（BT）/状态机（FSM）

采用轻量 FSM + 条件表，确保确定性与可重放。

5.1.1 兵线（Creep）FSM

stateDiagram-v2
  [*] --> Advance
  Advance --> Fight: EnemyInRange
  Fight --> Advance: NoEnemyInRange
  Fight --> Retreat: LeashBroken or LowHP
  Retreat --> Advance: ReEnterPath

• Advance：沿预计算路径点前进（A* 预烘焙，帧内线性跟踪）
• Fight：锁定最近敌方单位（英雄优先 > 小兵 > 建筑），普攻
• Retreat：超过牵引半径（leash）或生命过低则回到路径点

5.1.2 塔（Tower）规则

• 目标选择：优先攻击攻击过友方英雄的敌英雄，否则最近目标；
• 仇恨转移：若多个目标满足条件，选择仇恨最高者；
• 射击节奏：固定冷却（如 1s），投射体飞行可见；
• 伤害模型：塔对英雄伤害递增（防“越塔强杀”）。

5.1.3 野怪（可选）

• Idle → Patrol → Fight → LeashBack
• 仇恨丢失/牵引回位：离出生点过远或 3s 未受击，则回位回血。

5.2 威胁/仇恨（Threat）

• 基础威胁 = 造成伤害 × α + 治疗量 × β + 距离加权；
• 受控于上限，衰减系数 γ（每秒）；
• 塔单独维护“英雄优先级”规则覆盖 Threat。

6. 技能与战斗（Ability System）

6.1 技能生命周期

sequenceDiagram
  participant C as Client
  participant S as Server
  C->>S: cast(Q, target=posA, tick=1234)
  S->>S: validate(cooldown, mana, range)
  S-->>C: ack(cast_id, start_tick)
  S->>S: apply pre-cast (lock, forward)
  S->>S: spawn projectile / apply buff
  S-->>All: state_diff(entities..., tick=1235..)

6.2 技能类型

• 定点投射体（Fireball）：起点/方向/速度，命中即伤害 + 击退（可选）；
• 瞬发指向（Bolt）：直接对目标单位结算（需视野与距离）；
• 圆形 AoE（Nova）：延迟触发（地面提示），命中给减速/沉默等；
• 通用参数：施法前摇/后摇、冷却、施法距离、法力消耗、可打断与否。

6.3 伤害结算与数值

• 公式示例：
  dmg = max(1, (atk * k_skill + flat) * (1 - def / (def + 100)))
• 暴击（可选）：crit_chance、crit_mult；
• 减益/控制：slow%, stun_duration, silence_duration；控制统一在服务器侧打表。

7. 移动、碰撞与投射体

• 移动：英雄移动速度 ms，每帧 pos += dir * ms * Δt；
• 碰撞：简单圆形碰撞体，使用网格/四叉树加速邻域收集；
• 穿插：小兵之间可设置低优先级“软挤压”避免卡死；
• 投射体：服务器每帧推进，命中后触发 onHit；命中判断采用圆形交叠或射线到圆最短距。
• 地形：路径烘焙 + 站位点；非走地面（障碍）直接拒绝。

8. 数据结构与协议

8.1 WS 消息（示例）

// 输入帧：客户端 -> 服务器
{ "t":"in", "uid":1001, "tick":20250, "move":[0.7, -0.2], "cast":{"slot":"Q","target":[38.2,17.6]} }

// 状态帧：服务器 -> 客户端（增量）
{
  "t":"st","tick":20250,"rng":39122,"hash":"a8f...3c",
  "ents":[
    {"id":1,"pos":[10.8,5.2],"hp":720,"cd":{"Q":4.1}},
    {"id":201,"pos":[12.0,5.3],"hp":180} // creep
  ],
  "ev":[
    {"k":"hit","src":1,"dst":201,"dmg":65,"type":"phys"},
    {"k":"death","id":201}
  ],
  "ack":[20248,20249]
}

// 快照 + 事件流：用于断线恢复
{
  "t":"recover","kf_tick":20000,
  "snapshot":"<binary-zstd-base64>",
  "events":[ /* 20001..20250 */ ],
  "now":20250,"rng":39122,"hash":"a8f...3c"
}

8.2 服务器内部表

• rooms(room_id, map_id, seed, tick, state)
• entities(room_id, id, archetype, comp_blob)
• event_log(room_id, tick, seq, payload)
• snapshots(room_id, kf_tick, blob_uri, size)
• matches(id, teamA, teamB, result, duration, stats_blob)

9. 一致性与确定性

• 随机数：rng(seed, tick, salt) 生成；事件内需以固定顺序迭代，避免迭代顺序差异；
• 浮点问题：尽量改用定点数（例如 int32 表示 1/1000 m），或限制计算路径（统一 round）；
• 组件遍历顺序：按照 entity_id 升序；
• 哈希：对关键字段做 stable-hash；忽略非关键的渲染字段。

10. 断线/重连 UX

• 软暂停：单人断线不暂停全局；其英雄进入“保守 AI”模式（护塔/后撤）。
• 重连面板：显示“同步进度/已重放 X 帧”；
• 技能与输入：重连前排队的技能若未开始施放 → 自动取消；移动命令不回放，避免“幽灵走位”。

11. 反作弊与风控

12. 监控与指标

• 同步：avg_rtt, jitter, loss, ack_delay
• 断线恢复：reconnect_count, mean_recover_ms, recover_fail_rate
• AI：lane_pressure, tower_shots/min, creep_kill_share
• 战斗：dps_avg, teamfight_length, stun_time_sum
• 一致性：hash_mismatch_rate, resim_frames_per_min
• 性能：tick_ms_p50/p95/p99, ents_count, diff_bytes_per_tick

13. 压测与测试计划

1. 确定性回放：相同事件流重放 100 次哈希一致；
2. 延迟/丢包：50–200ms RTT / 5–10% loss；测量恢复时间与插值抖动；
3. AI 对齐：对不同 CPU/平台跑同一波次兵线，检查推进距离/存活率一致；
4. 断线恢复：中途拔网线 5s，再连回，验证 2s 内画面对齐；
5. 边界用例：关键帧损坏/丢失 → 回退策略有效；
6. 压力：每房 8 人 + 60 AI，服务器 Tick p95 < 40ms。

14. 参考实现骨架（节选）

14.1 Go 服务器 Tick 循环（简化）

type Room struct {
  Tick int64
  RNG  RNG
  Ents *World // ECS
  Bus  EventBus
}

func (r *Room) Step() {
  t := r.Tick + 1
  inputs := DrainInputs(t)               // 收集 t 的输入
  ApplyInputs(r.Ents, inputs, t)         // 写入意图组件
  StepAbilities(r.Ents, t, &r.RNG)       // 技能前后摇/冷却/投射体生成
  StepAI(r.Ents, t, &r.RNG)              // 兵线/塔/野怪决策
  IntegrateMovement(r.Ents, t)           // 移动/碰撞推进
  ResolveCombat(r.Ents, t, &r.RNG)       // 伤害结算/死亡/经验
  diff := BuildDiff(r.Ents)              // 生成增量
  hash := StableHash(r.Ents, t, r.RNG)   // 一致性哈希
  AppendEventLog(t, inputs, diff, hash)
  if t%40 == 0 { WriteKeyframe(t, r.Ents) }
  BroadcastState(t, diff, hash)
  r.Tick = t
}

14.2 TS 客户端重连恢复（简化）

async function recover(roomId: string, lastAck: number) {
  const rec = await fetch(`/recover?rid=${roomId}&ack=${lastAck}`).then(r=>r.json());
  const snap = decodeAndInflate(rec.snapshot);
  world.loadSnapshot(snap); // ECS 重建
  for (const ev of rec.events) applyEvent(world, ev);
  const ok = hash(world, rec.now, rec.rng) === rec.hash;
  if (!ok) {
    // 回退到全量替换
    world.loadSnapshot(decodeAndInflate(rec.full_snapshot));
  }
  connectRealtime(rec.now); // 切入在线流
}

15. 地图与兵线参数（示例）

16. 版本迭代路线

17. MVP 勾选清单

• 权威 Tick 同步（20Hz），输入缓冲与 ACK
• 兵线/塔 AI（确定性 FSM），威胁表
• 技能 Q/W/R（瞬发/投射体/AoE 各一类）
• 断线恢复（关键帧 + 事件流 + 哈希）
• 客户端自身移动微预测 + 他方插值
• 回放（事件溯源）与赛后复盘
• 基本反作弊与视野裁剪