スクラッチでオンラインゲームを作る⑨ スケールアップしよう

スクラッチプログラミングに挑戦している皆さん、どうも！スクラッチコーチです。

前回はクローンを使って別プレイヤーを自画面に表示させて、さらに動きの同期も成功したぞ！でもちょっと待って。同時に３つ４つのタブを開いて動きをチェックすると、なんかカクカクしちゃうみたい！あっちゃー、これじゃあオンラインゲームエンジンとしては未完成だね。僕らが目指すトップクラスのオンラインゲームはMMOと称しても過言ではないクオリティじゃないとね！

今回の目標「クラウド変数を増やしてスケールアップさせる」

そこで今回はスケールアップ、つまり性能向上をしていきたいと思う。スクラッチの性能向上は色々あるけど、スケールアップという手法を試すよ。これは最近のIT現場では当然のように使われる言葉だから、プロのエンジニアが見たら「え？スクラッチってそんな本格的なプログラミングなの？」って戸惑うと思う。

作戦としては単純で、今は１つしか使ってないクラウド変数を合計８個使って行こうぜ、っていうこと。クラウド変数を使っている箇所を８回繰り返すだけだから、スケールアップという高度な手法に挑戦するけど作業自体は単純だよ。そこは安心してほしい。

っていうか今クラウド変数１つで同期処理が実現できてるってことがワンダフルだよね！つまり、みんなワンダフルなスクラッチャーってことだよ！ナイスぅ！

スケールアップを実装する

さっそくいこう！

メッセージ「クラウド - セットアップ」を受け取ったとき

ここでクラウド変数を明示的に文字化して、リスト「★クラウドデータ」に追加していたね。

このブロックを複製して８回繰り返すよ。

こんな感じ↓

クラウド変数を合計8つ用意しよう

新しいクラウド変数を用意しよう。今ってクラウド変数1と2があるから、3から8も作る。

ふぅ！地道！

変数を置き換える

クラウド変数が８つ用意できたら、それぞれブロックにセットしていこう。

ハマってる変数を右クリックすると、変数を変更できる。ブロックを入れ替えるより楽だよ。

これも全部やってこうする↓

よし。

メッセージ「クラウド - ティック」を受け取ったら

ティック処理も同じことをやるよ。

クラウド変数以外にも引数「☁番号」も変える点に注意だね。

ブロック定義「クラウド変数を送信する」

ここはちょっとトリッキーだよ。エンコード文字列をクラウド変数にセットするところだね。今まではクラウド変数1だけだったからシンプルだったけど、今後は８つあるクラウド変数のどれにセットすればいいだろうか。

うん、答えはシンプル。ランダムにセットしよう。

変数「★クラウド変数のチャンネル」を用意する

新しくランダムな数字を入れておく変数を作ろう。

乱数を入れる

これに乱数を入れる。最小値は１でいいとして、最大値は何にしようか。まぁクラウド変数の数と同じにするから８だね。でも８って書いてしまうよりは、動的に算出できるようにしておこう。

さっき「クラウド - セットアップ」のところをスケールアップ作業したときに、クラウド変数の数と同じだけリスト「★クラウドデータ」の長さは増えるようにしたよね。だからこのリストの長さを使うのが良さそうだね。

後日動きの同期に使うクラウド変数の数は変わるかもしれないけど、こうしておけば安心だ。

チャンネルによって使うクラウド変数を変える

条件分岐だ！ここは実に地道なんだ……。

スケールアップは地道な作業が多いね。いや、地道な作業が多いということはそれだけコーディングが洗練されている証拠でもある。

二分探索木アルゴリズム

ここさ、シンプルに条件分岐を８つ作るんじゃなくて、二分探索木にぶんたんさくきという有名なアルゴリズムを実装するよ。

チャンネルが１から８のどれなのかを調べるんだけど、まず５よりも小さいかどうかを調べる。５よりも小さかったら１，２，３，４のどれかだから、今度は３より小さいかどうか調べる。３よりも小さかったら２よりも小さいか調べる。２よりも小さいなら１だし、そうじゃないなら２ってことになる。こういうアルゴリズムを二分探索木というんだ。

うん、何が嬉しいの？って思ったよねｗちょっと↓見てみて。

もしも二分探索木を使わずに、チャンネルが１ならクラウド変数１を使う、っていう条件分岐を８個作るとしたらどうなるかな。チャンネルが１なら判定１回目でOKだけど、チャンネルが８だった場合は判定を８回行うことになるよね。

一方で、二分探索木っていうアルゴリズムを使うと、必ず階層の深さ以内の数で見つかるっていう法則がある。つまりチャンネルが８でも判定は２回だけで済むんだ。でもチャンネルが１でも判定は３回になるんだけどね。それでも平均判定回数は少なく済む。

チャンネルが1だった場合

• ５より小さいですか？ → YES
• ３より小さいですか？ → YES
• ２より小さいですか？ → YES = １

チャンネルが８だった場合

• ５より小さいですか？ → NO
• ７より小さいですか？ → NO = ８

チャンネルが5だった場合

• ５より小さいですか？ → NO
• ７より小さいですか？ → YES
• ６より小さいですか？ → YES = ５

こんな感じ！今回はマックスが８だけど、マックスが大きければ大きいほど効果を発揮するよ。こういうアルゴリズムがプログラミングにはいっぱいあるんだ。

二分探索木を実装する

じゃあスクラッチで作ってみよう。

５よりも小さいかどうか

３よりも小さいかどうか

複製すると楽だね。

２よりも小さいかどうか

チャンネルが１のとき

チャンネルが１だったらクラウド変数1をエンコード文字列にする。

チャンネルが２のとき

チャンネルが２だったらクラウド変数2をエンコード文字列にする。

４よりも小さいかどうか

ここも複製すると楽だね。

３と４の結果はこう↓

５，６，７，８も作ろう

がっつり複製しよう。

「５よりも小さいかどうか」の「でなければ」にペーストして各値を変えよう。

二分探索木ではない場合と比べる

みんなは作らなくていいけど、試しにシンプルに全部チェックする条件分岐を右隣に作ってみた↓

左が二分探索木で、右がシンプルな条件分岐の連続。長さはだいたい同じだね。まぁだけど本当ならシンプルの方はいちいち「このスクリプトを止める」ブロックも置いたほうがいいから、結果はかなり長くなりそうだね。ってなると長さは二分探索木のほうが短くなるか。

ただ二分探索木のほうがパッと見が分かりにくっていうデメリットあるね。ここでは見た目よりも判定回数が少なくなるっていうメリットを優先してるからいいけどね。

テストする

クラウド変数1から8まで値がちゃんと入るか、変数を表示して調べてみよう。

少し猫をグリグリ動かしてみて、全変数に値が入ればOKだ！入らない変数があったら、さっきの二分探索木とか、今回修正した箇所を再確認してみてね。

ラグのテストをする

さぁ、スケールアップはこれで完成だ。いままではタブを３つ４つ並べるとカクカクするときがあったけど解消しているはずだ。テストしてみよう！

４つでもしっかりスムーズに動いてるぞ！きたぁ！

次回へ

スケールアップさせてスムーズな同期が確立したぞ。これで理論上は１００人同時接続のオンラインゲームにも耐えられるエンジンができたことになる！すごくね？

さぁさぁ、もう完成と言いたいところだけど、このままじゃあ詰めが甘い。しっかり作り込んでこそのトップクラス・オンラインゲームエンジンだ。次は退場処理を作っていこう。

どうゆうことかって？たとえば今の状態で、４つのタブのうち１つを閉じても、他の画面から猫は消えないんだ。でも他の人からしたら、止まってる人がタブを閉じたのか、ただ止まってるだけなのか分からないよね。そこで、ある程度ずっと止まってる人がいたら閉じたと判定して表示を消すっていう処理をしたいと思う！次回ね。

よぉし、じゃあ待っててくれ。なんならキミのオンラインゲームのアイデアを温めながら待っててね。どんなゲームを作りたい？