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(ぜんかい)はクローンを使(つか)って別(べつ)プレイヤーを自(より)画面(がめん)に表示(ひょうじ)させて、さらに動(うご)きの同期(どうき)も成功(せいこう)したぞ！でもちょっと待(ま)って。同時(どうじ)に３つ４つのタブを開(ひら)いて動(うご)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(みかんせい)だね。僕(ぼく)らが目指(めざ)すトップクラスのオンラインゲームはMMOと称(しょう)しても過言(かごん)ではないクオリティじゃないとね！

今回(こんかい)の目標(もくひょう)「クラウド変数(へんすう)を増(ふ)やしてスケールアップさせる」

そこで今回(こんかい)はスケールアップ、つまり性能(せいのう)向上(こうじょう)をしていきたいと思(おも)う。スクラッチの性能(せいのう)向上(こうじょう)は色々(いろいろ)あるけど、スケールアップという手法(しゅほう)を試(ため)すよ。これは最近(さいきん)のIT現場(げんば)では当然(とうぜん)のように使(つか)われる言葉(ことば)だから、プロのエンジニアが見(み)たら「え？スクラッチってそんな本格的(ほんかくてき)なプログラミングなの？」って戸惑(とまど)うと思(おも)う。作戦(さくせん)としては単純(たんじゅん)で、今(いま)は１つしか使(つか)ってないクラウド変数(へんすう)を合計(ごうけい)８個(こ)使(つか)って行(い)こうぜ、っていうこと。クラウド変数(へんすう)を使(つか)っている箇所(かしょ)を８回(かい)繰(く)り返(かえ)すだけだから、スケールアップという高度(こうど)な手法(しゅほう)に挑戦(ちょうせん)するけど作業(さぎょう)自体(じたい)は単純(たんじゅん)だよ。そこは安心(あんしん)してほしい。っていうか今(いま)クラウド変数(へんすう)１つで同期(どうき)処理(しょり)が実現(じつげん)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(じっそう)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(う)け取(と)ったとき

ここでクラウド変数(へんすう)を明示的(めいじてき)に文字(もじ)化(か)して、リスト「★クラウドデータ」に追加(ついか)していたね。

このブロックを複製(ふくせい)して８回(かい)繰(く)り返(かえ)すよ。

こんな感(かん)じ↓

クラウド変数(へんすう)を合計(ごうけい)8つ用意(ようい)しよう

新(あたら)しいクラウド変数(へんすう)を用意(ようい)しよう。今(いま)ってクラウド変数(へんすう)1と2があるから、3から8も作(つく)る。

ふぅ！地道(じみち)！

変数(へんすう)を置(お)き換(か)える

クラウド変数(へんすう)が８つ用意(ようい)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(へんすう)を右(みぎ)クリックすると、変数(へんすう)を変更(へんこう)できる。ブロックを入(い)れ替(か)えるより楽(らく)だよ。

これも全部(ぜんぶ)やってこうする↓

よし。

メッセージ「クラウド - ティック」を受(う)け取(と)ったら

ティック処理(しょり)も同(おな)じことをやるよ。

クラウド変数(へんすう)以外(いがい)にも引数(ひきすう)「☁番(ばん)号(ごう)」も変(か)える点(てん)に注意(ちゅうい)だね。

ブロック定義(ていぎ)「クラウド変数(へんすう)を送信(そうしん)する」

ここはちょっとトリッキーだよ。エンコード文字列(もじれつ)をクラウド変数(へんすう)にセットするところだね。今(いま)まではクラウド変数(へんすう)1だけだったからシンプルだったけど、今後(こんご)は８つあるクラウド変数(へんすう)のどれにセットすればいいだろうか。うん、答(こた)えはシンプル。ランダムにセットしよう。

変数(へんすう)「★クラウド変数(へんすう)のチャンネル」を用意(ようい)する

新(あたら)しくランダムな数字(すうじ)を入(い)れておく変数(へんすう)を作(つく)ろう。

乱数(らんすう)を入(い)れる

これに乱数(らんすう)を入(い)れる。最小(さいしょう)値(ち)は１でいいとして、最大(さいだい)値(ち)は何(なに)にしようか。まぁクラウド変数(へんすう)の数(かず)と同(おな)じにするから８だね。でも８って書(か)いてしまうよりは、動的(どうてき)に算出(さんしゅつ)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(さぎょう)したときに、クラウド変数(へんすう)の数(かず)と同(おな)じだけリスト「★クラウドデータ」の長(なが)さは増(ふ)えるようにしたよね。だからこのリストの長(なが)さを使(つか)うのが良(よ)さそうだね。

後日(ごじつ)動(うご)きの同期(どうき)に使(つか)うクラウド変数(へんすう)の数(かず)は変(か)わるかもしれないけど、こうしておけば安心(あんしん)だ。

チャンネルによって使(つか)うクラウド変数(へんすう)を変(か)える

条件(じょうけん)分岐(ぶんき)だ！ここは実(じつ)に地道(じみち)なんだ……。スケールアップは地道(じみち)な作業(さぎょう)が多(おお)いね。いや、地道(じみち)な作業(さぎょう)が多(おお)いということはそれだけコーディングが洗練(せんれん)されている証拠(しょうこ)でもある。

二分(ふん)探索(たんさく)木(き)アルゴリズム

ここさ、シンプルに条件(じょうけん)分岐(ぶんき)を８つ作(つく)るんじゃなくて、二分(ふん)探索(たんさく)木(き)《にぶんたんさくき》という有名(ゆうめい)なアルゴリズムを実装(じっそう)するよ。チャンネルが１から８のどれなのかを調(しら)べるんだけど、まず５よりも小(ちい)さいかどうかを調(しら)べる。５よりも小(ちい)さかったら１，２，３，４のどれかだから、今度(こんど)は３より小(ちい)さいかどうか調(しら)べる。３よりも小(ちい)さかったら２よりも小(ちい)さいか調(しら)べる。２よりも小(ちい)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(ふん)探索(たんさく)木(き)というんだ。うん、何(なに)が嬉(うれ)しいの？って思(おも)ったよねｗちょっと↓見(み)てみて。

もしも二分(ふん)探索(たんさく)木(き)を使(つか)わずに、チャンネルが１ならクラウド変数(へんすう)１を使(つか)う、っていう条件(じょうけん)分岐(ぶんき)を８個(こ)作(つく)るとしたらどうなるかな。チャンネルが１なら判定(はんてい)１回(かい)目(め)でOKだけど、チャンネルが８だった場合(ばあい)は判定(はんてい)を８回(かい)行(おこな)うことになるよね。一方(いっぽう)で、二分(ふん)探索(たんさく)木(ぎ)っていうアルゴリズムを使(つか)うと、必(かなら)ず階層(かいそう)の深(ふか)さ以内(いない)の数(かず)で見(み)つかるっていう法則(ほうそく)がある。つまりチャンネルが８でも判定(はんてい)は２回(かい)だけで済(す)む(む)んだ。でもチャンネルが１でも判定(はんてい)は３回(かい)になるんだけどね。

チャンネルが1だった場合(ばあい)

• ５より小(ちい)さいですか？ → YES
• ３より小(ちい)さいですか？ → YES
• ２より小(ちい)さいですか？ → YES = １

チャンネルが８だった場合(ばあい)

• ５より小(ちい)さいですか？ → NO
• ７より小(ちい)さいですか？ → NO = ８

チャンネルが5だった場合(ばあい)

• ５より小(ちい)さいですか？ → NO
• ７より小(ちい)さいですか？ → YES
• ６より小(ちい)さいですか？ → YES = ５

こんな感(かん)じ！今回(こんかい)はマックスが８だけど、マックスが大(おっ)きければ大(おお)きいほど効果(こうか)を発揮(はっき)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(ふん)探索(たんさく)木(き)を実装(じっそう)する

じゃあスクラッチで作(つく)ってみよう。

５よりも小(ちい)さいかどうか

３よりも小(ちい)さいかどうか

複製(ふくせい)すると楽(らく)だね。

２よりも小(ちい)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(へんすう)1をエンコード文字列(もじれつ)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(へんすう)2をエンコード文字列(もじれつ)にする。

４よりも小(ちい)さいかどうか

ここも複製(ふくせい)すると楽(らく)だね。

３と４の結果(けっか)はこう↓

５，６，７，８も作(つく)ろう

がっつり複製(ふくせい)しよう。

「５よりも小(ちい)さいかどうか」の「でなければ」にペーストして各(かく)値(ね)を変(か)えよう。

二分(ふん)探索(たんさく)木(き)ではない場合(ばあい)と比(くら)べる

みんなは作(つく)らなくていいけど、試(ため)しにシンプルに全部(ぜんぶ)チェックする条件(じょうけん)分岐(ぶんき)を右隣(みぎどなり)に作(つく)ってみた↓

左(ひだり)が二分(ふん)探索(たんさく)木(き)で、右(みぎ)がシンプルな条件(じょうけん)分岐(ぶんき)の連続(れんぞく)。長(なが)さはだいたい同(おな)じだね。まぁだけど本当(ほんとう)ならシンプルの方(ほう)はいちいち「このスクリプトを止(と)める」ブロックも置(お)いたほうがいいから、結果(けっか)はかなり長(なが)くなりそうだね。ってなると長(なが)さは二分(ふん)探索(たんさく)木(き)のほうが短(みじか)くなるか。ただ二分(ふん)探索(たんさく)木(き)のほうがパッと見(み)が分(わ)かりにくっていうデメリットあるね。ここでは見(み)た目(め)よりも判定(はんてい)回数(かいすう)が少(すく)なくなるっていうメリットを優先(ゆうせん)してるからいいけどね。

テストする

クラウド変数(へんすう)1から8まで値(ね)がちゃんと入(はい)るか、変数(へんすう)を表示(ひょうじ)して調(しら)べてみよう。

少(すこ)し猫(ねこ)をグリグリ動(うご)かしてみて、全(ぜん)変数(へんすう)に値(ね)が入(はい)ればOKだ！入(はい)らない変数(へんすう)があったら、さっきの二分(ふん)探索(たんさく)木(き)とか、今回(こんかい)修正(しゅうせい)した箇所(かしょ)を再(さい)確認(かくにん)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(かんせい)だ。いままではタブを３つ４つ並(なら)べるとカクカクするときがあったけど解消(かいしょう)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(うご)いてるぞ！きたぁ！

次回(じかい)へ

今回(こんかい)はスケールアップさせてスムーズな同期(どうき)が確立(かくりつ)したぞ。これで理論(りろん)上(じょう)は１００人(にん)同時(どうじ)接続(せつぞく)のオンラインゲームにも耐(た)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(かんせい)と言(い)いたいところだけど、このままじゃあ詰(つ)めが甘(あま)い。しっかり作(つく)り込(こ)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(つぎ)は退場(たいじょう)処理(しょり)を作(つく)っていこう。どうゆうことかって？たとえば今(いま)の状態(じょうたい)で、４つのタブのうち１つを閉(と)じても、他(ほか)の画面(がめん)から猫(ねこ)は消(き)えないんだ。でも他(ほか)の人(ひと)からしたら、止(と)まってる人(ひと)がタブを閉(と)じたのか、ただ止(と)まってるだけなのか分(わ)からないよね。そこで、ある程度(ていど)ずっと止(と)まってる人(ひと)がいたら閉(と)じたと判定(はんてい)して表示(ひょうじ)を消(け)すっていう処理(しょり)をしたいと思(おも)う！次回(じかい)ね。よぉし、じゃあ待(ま)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(あたた)めながら待(ま)っててね。どんなゲームを作(つく)りたい？