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说起回放这个问题，这背后藏着一个很深的游戏开发学问，只是一直没有人去深究它，因为这个需求本身不是核心需求，而且是一个可以很容易推脱掉的需求，配合“只要做到it just works就行”的心态，外加又不是“最赚钱”的“渲染学”，所以没人乐意研究它。但恰恰是这么一个需求，当年让我的游戏开发水平又升了一级。出于这种特殊情感，我又要发泄一篇带吐槽、带技术的长篇大论了。从实现原理的角度来看，这个功能为什么大多游戏没有实现。
首先当然是吐槽
之所以一直做不到这个，是因为通常我们面对“重播”这个功能，都采用小聪明的“笨办法”去做。最常见的是记录整个游戏过程的输入(input，包含玩家操作以及AI的指令等，如有必要的话)或者把一段时间内显卡渲染的信息记录下来。
记录输入，或者更高级一点是记录当时游戏进程的状态信息（Snapshot）：这个做法，最终实现的是让游戏逻辑快速重新演算到“开始帧”（即玩家希望从这个时间点开始看起），然后继续演算下去，重新依赖整个游戏的逻辑部分不断重新产生数据，然后“重玩”了一局游戏，做到“重播”，是不是我这么说穿了，你就感觉是在凑效果？因为听起来似乎哪儿不对劲，有点不靠谱，但是呢，他又总是能运行（就跟“一本正经的胡说八道”一样，没毛病，没法证伪，只能认为这是对的）。但事实上这种做法在遭遇“倒推”需求的时候就非常操蛋了，因为你记录的Input都是时间顺序的，假如用户要求倒过来，你根本没法逆转所有的input结果。事实上，这里暴露出一个致命的问题——就是这么做的人，根本没想过“渲染依赖的数据非得是游戏逻辑产生的吗？”这个问题，当年的我也是这样，还自以为做到了数据逻辑分离，虽然看似很接近了，但是失之毫厘，差之千里，如果你有耐心听完我吐槽，看下去深入了解这个需求的原理，你就能知道为什么我这么说。
记录显卡渲染数据做法：事实上是绝对正确的做法，就像很多录制视屏的软件的做法一样，是将一段时间内显卡的数据记录下来，用以重新传回给显卡实现重播效果。包括Switch的分享按钮长按等，很多都是这么实现的，严格来说，这样做是对的，真正的“录像”就应该如此。但是问题在于，且不说数据量之大，我们真实的需求，真的是做一个“录像功能”吗？当然，只要不在乎一段游戏的视频占用过大的硬盘，那么这样“录像”的效果，倒推、跳着播是绝对没有问题的。
这就是为什么你很少能看到一个游戏的“录像”功能，能够完善到除了常见功能，还有如倒过来播放、跳跃进度等“常见功能”。因为这两种做法，都存在这根本的问题，实现上都有对游戏产品来说不科学的地方，实现的思想上也根本没有重视这个问题。
接下来是讨论和思考时间，探索一下这个功能的原理
我们重新从程序角度思考一下策划的这个“重播需求”，用Pascal一言以蔽之就是，我们需要一个：
- <p>procedure TGameRecord.Render(frameIndex:integer);</p>
最早接到做一个完整的视频功能，并且甲方高度重视这个功能，是在2014年，当时直播行业刚起步（萌芽阶段），甲方的意图是，如果游戏能够更方便用户去录制各种视频，包括一些好像是叫“鬼畜”的功能，就是玩家可以选定一段然后让这段来回播放什么的。所以需求中，的确存在了倒播、甚至是复制和插播的功能。而那个游戏玩一局的时间，短的差不多5分钟，长一点可能得2小时（甲方设计的确傻逼，但是作为乙方在提议无效的情况下，是只能当做正确的需求来做的，这里顺便吐槽一下很多公司的程序员，其实是“甲方程序员”，甚至可以否决策划设计，这工作也太轻松了点了吧）。其实一切逻辑你也想得到，就像上面这个问题的答案一样“就是把frameIndex下的数据拿出来渲染”，说这句话非常轻松，但是只要批判一下，你就发现一个很严重的问题——那么每一帧要记录的数据是什么？要知道长达2小时的游戏局（如果用户当中挂机一会甚至可以玩6、7个小时一局，算了这就不吐槽了），即使FPS是30，也要14400帧的数据，如果按照每一帧都是一个位图来存，这显然是没法接受的；但是如果我只记录操作，那么倒播是根本无法实现的，这不符合甲方的需求，正如吐槽里说的。那么当时最先想到的最佳的方案就是，记录每一帧的Snapshot——这是这两个方案的折中方案。
但是如果顺着这个Snapshot的思路继续下去，你就会问出下一个问题——那么我要存些什么数据呢？最早进入我大脑的方案是这个：
[技术交流]手游回合制游戏战斗机制归纳式设计
因为既然客户端可以“重播”一段来自服务器的数据，那么它重播自己的数据，本身没有问题，并且这样一套机制，看起来是通用的，适合于任何其他游戏。当时我也沉迷于造轮子，追求的是一个机制可以用在所有的游戏当中，这也是使用ECS的目的之一。但是在实际动手写代码（Haxe写ECS）的时候，新的问题产生了，让我不得不重新思考这个问题：
是不是我之后开发的每一个游戏，我针对这个游戏产生这些“重播数据”，以及使用这些“重播数据”，都得有一个约定的写法？或者说每开发一个游戏，都得为它的“重播数据”定制一套“重播功能”？
虽然主要工作是游戏策划，但是我对于编程还是有一定的要求的，原则告诉我，ECS需要的不是这个玩意儿，不是一份说明书，不是一个约定，也不是一个应付的玩意儿，它真正需要的是：
一个RecordSystem和一个RecordComponent，来实现一个：不依赖于游戏逻辑产生数据，并且能够重播，并实现TGameRecord.Render()的这么个玩意儿。或者换句话说，如果它本身是一段“录像”，是否能被“重播”？（是不是感觉这个需求说起来有点绕了？）
然后我根据这个真实的需求，仔细思考了一下实现的细节，它应该是……
RecordComponent
在这个Component中的只有2个数据：currentValue:Array<ComponentKeyValue>和modifications:Array<ComponentModification>，这玩意记录了这个RecordComponent的宿主Entity下，所有position和render这两个Component中的数据变化。
ComponentKeyValue的属性包括：
component:string，之所以用string，而不是用Component，是因为Component之间是不应该存在互相依赖的关系，所以使用一种类似“密码”的方式来实现自欺欺人的效果，是的，大多程序员都善于自欺欺人，比如C#里的单例模式（当然这就扯远了）。这个的值就是Component的名字，这是在ECS里能正常Get得到的（简单地说就是.toString()而已）。
key:string，对应Component中的属性，跟component一样道理。
value:dynamic，对应的值，可以吃haxe的dynamic类的糖。
这些值在初始化这个component的时候，可以从对应的Component里读取，实际上这个东西也是为了实现“对比”功能而存在的，当然为了重播，可以再开一个initValue，即创建时候所关心的Component的数据，并且不再改动，用于录像功能更方便的追溯当前帧的数据。
ComponentModification的属性包括：
tick:int，即这次改动所发生的游戏tick，确切的说是RecordSystem运作了的tick数。
modification:ComponentKeyValue，即属性变化的样子信息，那个属性发生了变化，变成了什么。
通过这样一个array，我就可以知道这个entity的“有效生命周期”里，它的renderSystem所依赖的数据（Component）发生的变化。
RecordSystem
这个系统关注的Component有：
RecordComponent：即上面的Component。
Render和Position：之所以只关心这两个，是因为大多游戏中RenderSystem关注这两个就足够了，但是可能存在第三个，这个当初没有完成归纳，不幸的是团队解散了，各奔东西了，ECS也被雪藏了，直到很多年后守望先锋再次提起，当然这是另外一个故事了。
这个System的工作核心有2件事情：
记录每次运行时，所捕捉到的entity，整理后归纳到一个临时文件，这个临时文件中，实际记录的是一个entity被“创建”即首次被捕获的tick，和被“移除”的tick，即不再捕捉到这个entity，当然实现方式很多种，这是一个不咋得的方式，但是当时也没来得及优化，it just works。
对比RecordComponent中的currentValue和对应的Component中的对应属性，如果发生变化了，则要在RecordComponent中记录，并刷新对应的属性。这样一来，在整个RecordComponent生命周期中，“发生过的变化”都被一一记下了。
“重播数据”产生及应用
一局游戏结束后，即这个System被整个游戏世界Shutdown的时候，导出数据，这个数据中主要包的内容是：一个RecordComponent被创建和移除的时间点(tick)，以及被移除时的数据。通过这些数据信息，我们就可以实现这个TGameRecord.Render：
首先获得当前帧所有的entity：这个entity和游戏运行时候的entity不同，ECS的特性也是如此，即我们人理解的一个东西，他未必只是一个entity，他可以是很多个“同步的”entity，当然这是一个ECS的使用方式问题了，这里不细说。从数据中，我们能得出当前帧存在的RecordComponent的数组，有多少个存在的RecordComponent，就有多少个entity。
为entity创建render和position两个Component，这里你很容易就能从RecordComponent中过滤出当前帧的属性信息来，不论你是用RecordComponent.initValue还是用currentValue，只是一个for循环的方向问题而已。
通过一个RecordRenderSystem来把他们绘制出来。
这个“重播功能”的核心部分就算是完成了。
总结
耐心看到这里，你可以发现，实际上一个“完善的重播功能”实现方式是这样的，与我们“小聪明产生的笨办法”看起来相似，但实际上差距还是存在的——它既不是存显卡信息，也不是存操作指令；它看起来存的是snapshot（或者说它存的就是snapshot），但是此snapshot非彼snapshot，并且这才是泛用型的“重播功能”，因为我可以把这个RecordSystem和RecordComponent用于任何游戏，而不用单独写什么额外逻辑，唯一可能需要维护的，就是关心的Component而已（但这讲道理也是不该变化的）。
既然实现方式不同，自然根本就不是一个东西，所以你提的需求，和现在市面上游戏所做的东西，就不是一个东西，他们满足不了你的这些倒播、跳播，自然也是很正常的事情了。
作者：猴与花果山
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发表于 2019-3-8 10:37:25
