UGamela Blog

NodeJS lässt sich mittlerweile sehr einfach unter Windows installieren. Das ist ein guter Fortschritt. Ich habe auch feststellen können Aptana Studio macht was ich will, kann aber auch sein, dass ich mich einfach mittlerweile dran gewöhnt habe.

Letzte Woche habe ich mal grundsätzlich ein Markup auf gesetzt, bisher sind die Widgets (Menü, Planet, Resourcen, Gebäudeliste) aber noch statisch. Ich brauche dann auch bald einen Designer, damit ich mich nicht ewig mit dem CSS rumschlagen muss. Ich möchte auch ein Touch-Interface für Smartphones, damit man das Spiel gut unterwegs spielen kann.

Als nächstes möchte ich das Interface ein bischen dynamischer gestalten. Die Ressourcenverwaltung habe ich schonmal früher geschrieben, da waren jetzt aber noch eine Änderungen notwendig. An der Ressourcenberechnung habe ich schon lange gearbeitet (Implementierungen in PHP, MySQL und JavaScript).

Über die Gebäudeliste soll man dann als nächstes bauen können.

Ich habe mir mit der async Bibliothek einen eigenen Build Prozess gebaut, der meinen Code zusammenfasst und kompressieren kann und mich ein an die asyncrone I/O und den Callback-Stil gewöhnt. Nebenbei lerne ich an der Uni in Programmierparadigmen Haskell, die funktionale Sprache überhaupt. JavaScript mischt objektorientiert und funktional. Funktionale Programmierung hat durchaus gute Seiten, obwohl der Einstieg oder Umstieg von zB. Java schwierig sein kann. Besonders in Haskell ist Code deutlich kürzer, viele Dinge lassen sich mit einem Einzeiler erledigen. Sehr gut, dass in JavaScript Funktionen erster Klasse (first-class) sind.

Ich beobachte einige NodeJS Projekte über die Mailingliste und github, und habe begonnen einige auszuprobieren. Leider nicht immer mit Erfolg. Man merkt doch noch sehr, dass NodeJS noch sehr jung ist.

Erfolgreich habe ich live.js und underscore eingebunden. Mein Buildprozess ist in der Lage Dateien zu beobachten und live.js aktualisiert ständig HTML, CSS und JavaScript, so kann man Codeänderungen direkt im Browser beobachten.

So wirklich funktioniert browserify für mich nicht, ich werde wohl bei meinem eigenen Buildprozess bleiben und Dateien manuell hinzufügen. Ich brauche aber definitv eine Implementierung für require() im Browser, da werde ich evtl. ein wenig Code übernehmen.

Ich habe schonmal einen ähnlichen Artikel geschrieben, der allerdings mittlerweile veraltet ist und die meisten Seitenaufrufe meines Blogs produziert. http://ugamela-blog.pheelgood.net/2009/01/25/vergleich-php-vs-python-browsergame

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.

Das kommende UGamela wird komplett in JavaScript geschrieben, kein PHP und auch kein Python wie ich überlegt hatte. Ein Argument ist einfach durchschlagend: Da man die kommende Version als RIA (Rich Internet Application) bezeichnen kann, ist die ganze Oberfläche in JavaScript gebaut. Um das MVC-Pattern anwenden zu können, werden auch auf Clientseite alle Models implementiert. Anstatt sich nun doppelte Arbeit zu machen und das Spiel doppelt zu implementieren (in JavaScript auf Clientseite und in einer anderen Sprache auf Serverseite), schreibe ich den Code nur einmal und verwende ihn auf beiden Seiten. Natürlich gibt es auch Code, der nur auf einer Seite verwendet wird: clientseitig Views oder serverseitig OR-Mapping (sofern ich mich nicht doch noch zu CouchDB durchringen kann).

Weiterlesen „Struktur UGamela 0.6“

Patterns – Muster auf Deutsch. Informatiker fassen gerne Probleme in Muster um sie zu katalogisieren. Eine Problemlösung kann so öfter wieder verwendet werden, Fehler werden vermieden. Manchmal stellen sie auch einfach einen Weg dar etwas elegant zu lösen. Besonders in objektorientierter Programmierung sind solche Muster bekannt: Entwurfsmuster.

Nachdem ich mich jetzt während des Sommers mit Objektorientierung, Softwarearchitektur und Entwurfsmustern beschäftigt hatte, suchte ich auch in JavaScript nach Mustern und Best Practice, und  nun möchte ich diese Erfahrungen auf meinem Blog teilen.

Weiterlesen „JavaScript OOP: patterns“

Ich kam noch nie dazu hier einen Codefetzen vorzustellen (außer des Beitrags zum Dekorierer). Nun nutze ich diese Gelegenheit eine meiner ersten JavaScript Klassen zu besprechen.

Gleichzeitig handelt es sich um das Muster Wertobjekt (ValueObject), welches unveränderlich ist.

Vorweg muss noch gesagt werden, dass alle Attribute als Konvention protected gelten, public wird nicht benötigt und private lässt sich über Closures realisieren. Einfache Attribute tragen zudem den Anfangsbuchstaben ihres Typs (z.B. s für String).

Objekte der Klasse stellen eine Menge eines Rohstoffs dar.

/**
 * Represents an amount of a resource
 * @param {number} amount
 * @param {string} type
 */
function Resource(amount, type) {
    var nAmount = amount;
    var sType = type;

    if (amount < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("amount has to be positive");
    }

    /**
     * @method Resource
     * @return {number} amount of the resource
     */
    this.getAmount = function() {
        return nAmount;
    };

    /**
     * @method Resource
     * @return {string} resource type
     */
    this.getType = function() {
        return sType;
    };
}

/**
 * Addition of two resources produces a new resource with the sum amount
 * the new object uses the old one as prototype
 * @param {Resource} resource
 * @return {Resource} new Resource object
 */
Resource.prototype.plus = function(resource) {
    if (!(resource instanceof Resource && this.getType() == resource.getType())) {
        throw new IllegalArgumentException("resources don't match.");
    }
    var newRes = Object.create(this); // create a new object based on the current one
    // execute the Resource constructor on it
    Resource.call(newRes, this.getAmount() + resource.getAmount(), this.getType());
    return newRes;
};

/**
 * Subtraction of two resources produces a new resource with a smaller amount
 * @param {Resource} resource
 * @return {Resource} new Resource object
 */
Resource.prototype.minus = function(resource) {
    if (!(resource instanceof Resource && this.getType() == resource.getType())) {
        throw new IllegalArgumentException("resources don't match.");
    }
    if (this.getAmount() < resource.getAmount()) {
        throw new IllegalArgumentException("can't substract a higher amount");
    }
    var newRes = Object.create(this);
    Resource.call(newRes, this.getAmount() - resource.getAmount(), this.getType());
    return newRes;
};

Interessant ist vor allem die Stelle, an der dynamisch neue Objekte der selben Klasse zurückgegeben werden (plus() und minus()), ich möchte Resource noch erweitern können und evtl. für die verschiedenen Rohstoffsorten eigene Klassen ableiten, daher sollten diese Methoden dann nicht nach einer mathematischen Operation auf die Klasse Resource zurückschrumpfen. In PHP kann man „new“ einfach einen String übergeben, in Java muss man einen Umweg über eine Factory oder Reflection machen.

In JavaScript bietet es sich an, das momentane Objekt als Prototyp für das neue zu verwenden und dieses durch den Resource Konstruktor zu initialisieren.

Ich weiß noch nicht, ob mir dieses Pattern noch öfter begegnen wird, aber vor allem bei Wertobjekten (ValueObject), die mit Vererbung erweiterbar bleiben sollen ist dies praktisch. Allgemein wenn man ein neues Objekt des selben Typs wie das momentane zurückgeben möchte.

Jetzt kann ich eine Kindklasse ResourceContainer schreiben, die noch Funktionalität für Gewicht und Volumen des Rohstoffs bereitstellt (z.B zum Beladen von Schiffen):

/**
 * stores resources, adds weight and volume to a resource object
 * @inherits Resource
 * @param {Object} amount
 * @param {Object} type
 */
function ResourceContainer(amount, type) {
    Resource.call(this, amount, type); // inherit priviledged Resource methods
}
ResourceContainer.prototype = Object.create(Resource.prototype); // inherit nonpriviledged Resource methods

Resource.DESITY.metal = 7.85;
Resource.WEIGHT.metal = 1000;

/**
 * @return {number} weight of the resoure amount
 */
ResourceContainer.prototype.getWeight = function() {
    return this.getAmount() * Resource.WEIGHT[this.getType()];
};

/**
 * @return {number} volume of the resource amount
 */
ResourceContainer.prototype.getVolume = function() {
    return this.getAmount() * Resource.DENSITY[this.getType()];
};

Ich beginne langsam die Prototypennatur von JavaScript zu verwenden, bin aber immer noch sehr von Klassen von PHP und Java geprägt.

Ich dachte es wird Zeit für einen Statusbericht, ich bin gerade wieder dabei intensiv zu programmieren und zu lernen.

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.

Weiterlesen „Statusbericht“

Die Entwicklung des (PHP-)Codes schleicht eher voran, als dass es wirklich vorwärts geht. Dafür formt sich eine Idee, die mehr und mehr auf die browserseitige Scriptsprache JavaScript setzt. Ich habe bereits geschrieben, dass ich Templates mit JavaScript parse, nun sollen ganze Inhalte nur mit JavaScript generiert werden. Views des MVC werden in dieser Sprache geschrieben. Dabei muss man aber extrem auf die Sicherheit aufpassen. Clientseitig darf man nur mit Daten arbeiten, die sowieso öffentlich sind. Ein gewisser Arbeitsaufwand bleibt deshalb immer auf der Serverseite hängen, die bei diesem Projekt mit PHP gebaut ist.

Nun verwende ich zu großen Anteilen die zwei verbreitetsten Websprachen, die beide von vielen Leuten verachtet werden, weil sie vor allem von Amateuren verwendet werden.

Besonders JavaScript scheint eine interessante Vorgeschichte zu haben. Vor einigen Monaten, als ich anfing JS zu lernen, kam ich auf D. Crockford und habe mir seine Videovorträge angesehn. Ich habe JS somit direkt OOP gelernt, wie es sich eigentlich gehört. JS ist sehr objekt-orientiert, Crockford nennt sie „ausdrucksstark“. Die genau Übersetzung ist mir unklar, ist aber auch egal, denke ich.

Ich kann diesen Artikel nur empfehlen, notfalls auch übersetzt, für diejenigen die weniger gut Englisch können. Um Englisch kommt man aber beim Programmieren kaum herum und Crockford schreibt und redet eigentlich ein sehr gut verständliches und deutliches Englisch. Auch seine Videos kann ich nur weiterempfehlen, es lohnt sich!

Ich entwerfe also ein kleines Grundgerüst in JavaScript, das mit dem serverseitigen Teil, den ich in PHP geschrieben habe, zusammenarbeitet. Dabei ist vor allem der ganze AJAX-Kram sehr nervig. Da alles asyncron ist, muss man ständig mit Callbacks arbeiten (Man übergibt die Funktion, die ausgeführt wird, sobald der Request abgeschlossen ist und die Daten zur Verfügung stehen), was ständig zu Verschachtelungen führt, die ich eigentlich umgehen möchte.

Derweil feiere ich mein Abi und mache ein wenig Urlaub mit Freunden. Ich werde also nicht permanent hieran arbeiten, aber hoffentlich dennoch vorwärts kommen.

Ich beschäftige mich zur Zeit intensiv mit JavaScript, da es mir clientseitig einige Arbeit abnehmen 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.

Weiterlesen „JavaScript / AJAX: Callbacks umgehen, Verkettung von Befehlen“

Bin eigentlich zur Zeit weniger mit dem Template beschäftigt und dachte, dass ich mir bereits sicher sei, wie ich es lösen würde, doch mir kommt nun eine neue Idee:

Ich werde das Parsen der Templates auf den Client verlegen. Neuladen soll die Seite sowieso nicht mehr, Ajax wird eine große Rolle spielen.

Der Client läd zweierlei Dinge wenn er eine Seite anzeigen soll:

• Das Template, HTML Code mit Platzhaltern
• Die Daten als JSON oder XML

Der Browser füllt dann die Daten in das Template. Dabei kann man auch Schleifen für Listen verwenden.

Dabei wird praktischerweise der Server entlastet. Weniger Traffic und schnelleres Seitenladen sind weitere Folgen. Für Widgets, die sowieso oft aktualisiert werden müssen, wird nicht immer wieder das Template neu geladen, sondern immer nur neue Daten eingefüllt.

Dennoch werden einige Dinge nicht einfach zu implementieren. Erstens möchte ich mir nicht alles verbauen, das Spiel, wenn auch minimal ohne JavaScript laufen zu lassen, zumal es immer noch einige Browser gibt, die das nicht können (Handys). Des weiteren muss eine Art zurück/vorwärts-Funktion erstellt werden, da ja das Neuladen der Seite wegfällt.

Ich muss Wege finden, vereinzelte kleine Abfragen schnell durch den Komplex des Spiels zu schicken oder diesen zu umgehen um Zeit und Rechenleistung zu sparen. Dabei dürfen keine Sicherheitslücken entstehen.