我的2011

我是一个很懒的bloger，总想着有时间写blog，还不如多写几行代码。但仔细想想，代码是永远写不完的，而blog却不想就此荒废。所以在敷衍公司的年终总结之前，还是坐下来真正地总结一下自己在过去一年中的得失吧。

Fancystar开动

从上海回来后的空档期，研究了很多关于多线程方面的内容，再加上之前Gamebryo的经验，结果是脑袋里各种新的想法开始涌动。于是想要对老SDK进行改造。老SDK大部分是对老余GameBox的模仿，传统的单线程客户端，渲染也只运用到OpenGL 1.x的水平。最终我决定重写这3W多行的客户端代码，采用新的渲染架构，并且可以运用更多的CPU。这就是Fancystar。

多线程和Lock-Free

这是一个严重杀伤脑细胞的领域，在跌跌撞撞摸爬打滚了几个月之后，才终于悟到了一点门道。本来也酝酿过几篇文章想要总结一下这方面的心得，由于各种原因却一直未有成文。

Fancystar的第一个尝试，就是采用多线程架构，以利用更多的CPU核心。这通常有两种选择（其实还有第3种，即1和2的混合）：

1. 将子系统拆分到不同的线程中并行执行
2. 采用任务（task）/ 调度器（scheduler）/ 工作线程（worker）模型

开始的时候Fancystar选择了1，试图将输入，逻辑，渲染，物理等各个子系统拆分到不同的线程中并行执行。这会遭遇几个问题：

首先每个object的数据同样要拆分为N个部分，分别由不同的子系统来管理，相当于每个object在不同的子系统中都有proxy（称为代理，或分身）。这些proxy相互之间独立性越强越好，但无论怎样设计，通信总是无法避免的。通信方式要么是传引用，要么是值拷贝。传引用的话，是类似于流水线的方式：proxy1更新数据—>通知proxy2数据更新完毕—>proxy2获得指针并执行自己的操作。在proxy1通知proxy2之后，proxy1（在下一帧之前）就不再允许修改共享数据了，否则就要涉及到线程同步的问题。在实际游戏逻辑中，这条规则是难以维护的。于是很自然就会想到用值拷贝。类似于double buffer （甚至triple buffer），共享数据同时存在多份拷贝，每个proxy独占一份，只在关键点同步一次。这种方法内存占用几乎翻倍，但更安全更容易维护。尽管如此，由于总想着尽量减少同步的次数和数据量，自然就会引入复杂的状态系统，以跟踪每份共享数据的变化。以上2种实现Fancystar都曾尝试使用过，但在写了一些简单的DEMO后就放弃了，因为设计出来的系统实在很难使用。

其次，这种按子系统进行拆分的方式是不利于扩展的。对于游戏来说，子系统的数量是有限的。即使在最优配置的状况下，也只能每个系统分配一个core，更多的core将会被浪费掉。此外，不同的子系统，其负载是极度不相称的。物理系统需要大量的运算，而输入和声音则想到休闲。所以最终整个系统会被最慢的那个子系统所拖累，而最慢的子系统却无法获得更多的运算时间（即使有），与此同时某些子系统所在的core却在idle。

所以最后Fancystar选择了2：整个系统还是在同一个线程中运行，但可以将运算封装成task，由scheduler进行调度，分配到不同的worker thread中去执行。core越多，worker thread就越多。采用这种方式，则主逻辑中无需考虑线程同步的问题，只要在几个热点处将运算分包出去并等待结果就可以了。Gamebryo就是采用这样的方法（虽然早已看过文档，但直到后来才意识到这种设计的优点）。在某篇介绍Capcom新引擎的论文中也提到了类似的技术（但更加彻底，复杂），并用在了 Lost Planet 和 Dead Rising 中。

尽管走了很多弯路，但总算具备了雏形。工作成果包括：线程工具库，提供atomic操作，hazard pointer，各种lock-free队列，lock-free对象池等；重新修改了object系统，提供线程安全的引用计数和回收机制，并全面采用component模式；实现 task / scheduler / worker机制；重写了异步资源管理系统；客户端框架在历经多次修改后也基本确定了下来。

OpenGL3和GLSL

对于本人来说，去年另外一个最重要的进步就是，我开始了GPU编程的旅程。从零开始设计渲染模块，在CPU和GPU间切换，写shader程序，这些都是全新的体验，感觉非常美妙。 Fancystar完全抛弃了老SDK的渲染代码，用OpenGL3 core profile 和 GLSL shader来重写。研究渲染技术，将会是今年的工作重点。

(左) 纪念第一个shader程式  (右) 用shader实现的tile map

游戏

去年主要参与了两个项目，一个是业余时间开发的bombman，以插件的形式将Fancystar跑在浏览器上面，游戏可以native client和web两种形式运行。该项目最后无疾而终了，业余团队在凝聚力上还是有很大的问题。另一个就是工作室的angel，是个很愉快的项目，我的主要工作集中在编辑器和AI上面，下个月就杀青了，敬请期待，呵呵。

读书

在Kindle上速读了一遍 OpenGL Super Bible 5th，整体上对OpenGL3和GLSL有了一定的了解。第5版完全抛弃了老旧的API，从core profile和shader开始阐述新的OpenGL架构，这应该是最好的OpenGL的入门书了吧。第二本读的是 Texturing & Modeling，讲程序纹理和建模技术的。在读了前面几章之后，决定系统地学习现代计算机图形学，于是转而去读 Real-Time Rendering。这是一本超棒的书，作者站在很高的位置来阐述问题，经常给我带来“哦，原来如此”的感觉。第4章之后的内容对我来说逐渐变得艰深起来，往往需要根据书中提供的reference阅读更多的扩展资料才能理解书中所阐述的问题。争取今年能把此书读完，并将其中的理论和技术应用到Fancystar中。

此外我还读了大量关于并发编程，内存模型，以及Lock-Free算法的论文，有时间的话会将这些资料整理出来跟大家分享。

最后

在2011岁末获得可爱LOLI一只，感谢上苍！