Im letzten Artikel habe ich bereits über erste Erfahrungen mit NodeJS gesprochen: http://ugamela-blog.pheelgood.net/2011/04/29/nodejs/

Hier soll nun, ähnlich wie letztes Mal, ein Vergleich von Programmiersprachen stattfinden, wieder hinsichtlich der Entstehung eines Browsergames. Dies ist kein allgemeiner Vergleich und teils eine subjektive Meinung.

Des weiteren geht es um die Erschaffung eines OpenSource-Browsergames. Mit der Architektur stellt sich auch die Frage der richtigen Programmiersprache, die für diesen Fall am besten geeignet ist.

Die Platform ist für den Client – den Spieler – sein Browser, somit eine Website oder gar WebApplication. Hier steht nur eine Sprache zur Wahl: JavaScript. (Ich hasse Flash).

JavaScript wird mittlerweile von entwickelten Engines optimiert und sogar teils compiliert, auch größere Konstrukte sind im Browser möglich, es kann Rechenlast (Server->Client) ausgelagert werden.

Serverseitig ist die Auswahl größer. Letztlich lässt sich in fast jeder Sprache ein Server schreiben. Die meistverwendetsten sind wohl PHP, Java, Ruby, Python und Perl.

Java bleibt hier außen vor, und über Ruby (zu langsam) und Perl (zu häßlich) möchte ich nicht schreiben.

Entstehung:

JavaScript, PHP und Python hatten verschiedene Entstehungsbedingungen und Intentionen, sind daher auch für verschiedene Aufgaben geeigneter.

• PHP: Hypertext-Preprocessor. Als Templatesprache gedacht und dann für Webprogrammierung ausgeweitet.
• Python: Für besonders gute Lesbarkeit entwickelt. Allzwecksprache.
• JavaScript: Mehr Möglichkeiten zur Benutzerinteraktion auf Websites, HTML und CSS sind nicht turingvollständig. Komplizierte Entwicklung.

Zuletzt ist JavaScript stark beeinflusst durch den Browserkrieg. PHP ist etabliert, Python ist einfach schön.

Stil:

Prozedural, funktional, objektorientiert – das können alle drei, wobei prozedurale Programmierung in Python wohl Missbrauch wäre und PHP objektorientierte und funktionale Aspekte vor nicht allzu langer Zeit gelernt hat. JavaScript kommt mit einem minimalen Wortschatz aus und ist zudem klassenlos, kann aber Klassen ohne viel Aufwand nachbilden. Für mich ist ordentliche Objektorientierung wichtig. Der Prototypenbasierte Ansatz bei JavaScript gefällt mir.

Bedingungen:

Bei einem Browsergame ist eine Menge Kommunikation von Programmen erfordlich (Client-Server), besonders wenn es ein verteiltes System werden soll. Wobei jeder Server zumindest 100-1000 Spieler gleichzeitig aushalten sollte.

Platform:

PHP wird meist über (FastCGI) an einen Apachen oder anderen Webserver angebunden, der für jede Anfrage einen neuen Thread aufgemacht, der die Anfrage dann verarbeitet. Ein Thread hat jeweils einen eigenen Adressraum, teil sich keinen Arbeitsspeicher mit den anderen Threads. Für 100-1000 simultane Spieler braucht man dann halt einen leistungsstärkeren und teureren Server. Gleichzeitig konkurieren die Threads die ganze Zeit um die Datenbank.

NodeJS unterscheidet sich deutlich in der Architektur, welche aus dem Browser abstammt. Es gibt zwar die Möglichkeit Arbeit in Threads auszulagern, die sollte aber normalerweise nicht notwendig sein. Die Verarbeitung von Requests erfolgt ereignisgesteuert, Timeouts und Events werden von einer Schleife ausgeführt, die die ganze Zeit läuft (ein einziger Prozess). Abfragen mit verknüpfter Wartezeit (Datenbank, Dateisystem) werden asynchron ausgeführt. Während gewartet wird, widmet sich der Prozess eventuell bereits der nächsten HTTP-Anfrage.

Auch kommt hier eine Möglichkeit hinzu, die mir bei PHP gar nicht in den Sinn kam: Alle Requests teilen sich einen Adressraum und können auf den selben Arbeitsspeicher bzw. die selben Objekte im Code zugreifen. Deadlocks sind relativ unproblematisch, weil eh nur eine Anfrage zur Zeit verarbeitet wird. Natürlich gibt es Bibliotheken die auch für PHP Objekte im RAM cachen können, doch insgesamt gestaltet es sich deutlich einfacher in NodeJS. Das Array einfach eine Scope-Ebene drüber deklariert, und schon können alle darauf zugreifen. Ich plane die Datenbank komplett im RAM zu halten und alle paar Sekunden eine Schreiboperation an eine simple Datenbank zu schicken, die die Objekte versioniert (so kann dann im Falle eines Absturzes das Spiel wiederhergestellt werden).

Python ist auch in der Lage Objekte über den Applicationscope zu teilen.

Verbreitung:

Deutlich für PHP und Python spricht ihr Alter und ihre Verbreitung. Doch NodeJS ist gut dabei bald in die selbe Liga aufzusteigen. Gerade auch mit dem Cloud-Hype wird NodeJS immer beliebter. Ein kleiner Server mit NodeJS ist in der Amazon Cloud schnell installiert, aufrüsten gestaltet sich deutlich einfacher als auf einem normalen Server.

Frameworks:

Frameworks bilden sich für NodeJS erst langsam, da ist bei PHP und Python schon deutlich mehr Auswahl und Umfang enthalten. Mit Frameworks lässt sich natürlich Arbeit sparen, andererseits bläht es das System aber auch unnötig auf. Wieso ein großes Framework verwenden, wenn man denn doch nur einen kleinen Teil der Funktionalität braucht.

Fazit:

Es gibt keinen eindeutigen Sieger. Für mich selbst hat PHP allgemein verloren, weil ich an seine Grenzen gestoßen bin. Mit Python lässt sich in diesem Fall auch arbeiten, aber dann müssen Server- und Clientseite separat implementiert werden. NodeJS unterscheidet sich vor allem in der Herangehensweise und grundsätzlich in der asynchronen Architektur, da ist erstmal umdenken angesagt, wenn man vorher nur synchron programmiert hat.

Leider muss ich zugeben, dass ich in den letzten Wochen nicht wirklich vorwärts gekommen war. Fehlende Motviation und Wissen waren wohl die Gründe. Momentan begreife ich die Objekt-Orientierung in JavaScript, die doch relativ schwierig zu entdecken ist, zumindest war sie das für mich. Wohl einfach aufgrund der größtenteils funktionalen Verwendung von JS. JS OOP programmiert sich zudem ganz anders wie PHP OOP, weil JavaScript vorallem auf Prototypen setzt.

Bei einer Website können mittlerweile client- und serverseitig Skripte aufgerufen werden, der Trend tendiert zur Zeit vor allem zur Clientseite, wobei es immer noch der Server ist, der die wirkliche Validation übernehmen muss. Der Client bleibt manipulierbar und somit unsicher. Auch ich habe mich dem Trend angeschlossen. Dabei setze ich vor allem auf OOP in JS und verlagere so viel wie möglich in den Browser. So wird die Seite bei mir von JavaScript generiert und läd nicht neu. Alles läuft über XHR (XMLHttpRequests – AJAX) und JavaScript. JS bestimmt wie die Seite aussieht, der Server gibt nur noch den Rahmen vor, erlaubt bestimmte Dinge (Zugriffe auf Daten), die Aufbereitung übernimmt der Browser.

Im MVC Modell gesehen verwaltet JavaScript hier die Views und bekommt dafür auch Models zur Verfügung gestellt, wenn auch eingeschränkter als auf PHP-Seite. Die Models stehen trotzdem in einer gewissen Verbindung, auch wenn diese nicht stetig ist, weil ich nicht andauernd unnötige Requests abschicken will, das würde nur zu einer Serverüberlastung führen. Gleichzeitig erzeugt dies einen sehr praktischen clientseitigen Cache, den ich vielleicht von Google Gears unterstützen werde.

Momentan schreibe ich an der Verbindung zwischen Client und Server, die möglichst abstrahiert werden soll (zusammengefasst und einfach verfügbar gemacht) – auch für weitere Entwicklungen.

Für zukünftige Entwickler wird somit auf jeden Fall PHP sowie JS Erfahrung vorrausgesetzt werden. Das schöne an einem Framework ist allerdings, dass man es nicht verstehen muss um es zu benutzen, wenn es gut geschrieben ist und auf kritische Stellen hingewiesen wird. Dafür gibt es zum Glück dann eine Community und Tutorials, die geschrieben werden [uA von mir]. Daher keine Angst, wenn das jetzt alles wie spanisch klang, es wird viele Erklärungen geben.

Ich freue mich schon auf das Verbesserungspotential, das eine Community bietet, wenn man als OpenSource veröffentlicht. Diese Idee treibt mich auch weiterhin an, ich habe aber noch einige schwierige Dinge zu schreiben bevor ich mich überhaupt endlich dem Spielinhalt widmen kann, denn zur Zeit schreibe ich immer noch am Grundgerüst des Spiels, das möglichst variabel und erweiterbar sein soll.

Beispiel: JavaScript Templateparser

Ich stehe immer noch zu OOP und auch JavaScript untersützt OOP hochgradig, allerdings in einer für PHPler ungewohnten Form: mit Prototypes, ohne Klassen. Überhaupt ist in JavaScript alles ein Objekt oder – noch besser – eine Funktion! Ich habe hier keine Zeit eine JavaScript Einführung zu geben, ich bitte daher um selbständige Fortbildung um diesen Artikel verstehen zu können.

AJAX Requests sind asynchron, laufen also immer mit Callbacks. Ich verwende jQuery als JS-Framework.

$.get(url, function(data) {
    // callback code
});

Wenn ich nun mehrere Requests brauche, weil ich – im Falle des Templateparsers – Template, Sprache und Daten brauche, dann gibt das eine häßliche Verschachtelung:

$.get(tplurl, function(tpl) { // hole Template
    $.get(lngurl, function(lng) { // hole Sprache
        $.get(url, function(data) { // hole Daten
            $.bindTo(tpl, data, lng, '#content'); // parse das Template mit den Daten und der Sprache nach #content
        });
    });
});

Und das ist noch vereinfacht… Dabei hätte ich viel lieber, wobei die Templates und die Sprache gecacht werden sollen:

$.get(url, function(data) {
    $tpl(tplID).bindTo(data, lngID, '#content');
});

Nun.. wie bekommen wir das Callback weg?

Analyse des Problems:

Wir wollen anstatt eines Callbacks eine Verkettung per Punktschreibweise (Objektmethodenaufrufe), das bedeutet die Befehle die auf das Templateobjekt ausgeführt werden, werden höchstwahrscheinlich AJAX Requests beinhalten, auch wenn der Cache verwendet werden kann, müssen wir innerhalb mit Callbacks arbeiten, aber wir können sie nach außen hin verstecken, solange dem Coder gewahr ist, dass der bindTo-Aufruf auch asynchron ist. Für den Fall, dass man doch weiter abhängigen Code hat, führt kein Weg an weiteren Callbacks vorbei.

$tpl(tplID, callback).bindTo(data, params{lang,callback…})

Trotzdem wird das Aussehen komprimiert und etwas lese- und schreibfreundlicher.

Nun, wie ist das im Inneren gelöst?

Wir definieren zuerst eine Funktion get() (private), die das Template auftreibt, sei es aus dem Cache oder per Request. In beiden Fällen führt sie (oder der zugehörige Request) das interne Callback aus, sofern es gesetzt ist.

Das Objekt besitzt nun die public Methode bindTo, welche zuerst das interne Callback definiert (mit dem echten internen bindTo Code) und dann get() aufruft. Dazu kommen noch die beiden äußeren Callbacks von $tpl und bindTo, die wie das interne Callback am Ende von get() aufgerufen werden, sofern sie definiert sind.

Folge: Beim Aufruf von $tpl(tplID) passiert noch nichts besonderes, außer das ein Objekt zu Rückgabe gebildet wird. Der Aufruf von bindTo() auf dem Objekt stößt nun den Request an, welcher danach das echte bindTo ausführt!

So. Das wollte ich loswerden , vielleicht hilft es ja irgendwem oder animiert Leute JavaScript zu lernen…

Bei echtem Verwendungsinteresse des Codes einfach Mail an mich.