QT网络跳棋设计文档

李骋昊 2021010826 2022-08-26T11:58:12+08:00

工作流程

创建连接

客户端

用户点击菜单 $\rightarrow$ 弹出窗口，用户输入IP $\rightarrow$ 验证输入格式合法性 $\rightarrow$ 尝试建立TCP连接 $\rightarrow$ 收到测试报文后在底部状态栏显示connected

服务器端

用户点击菜单 $\rightarrow$ 弹出窗口，显示本机IP

建立TCP连接后$\rightarrow$ 在底部状态栏显示connected$\rightarrow$向客户端发送测试报文

开始游戏（客户端发起）

客户端

用户点击菜单 $\rightarrow$ 底部状态栏显示invitation sent $\rightarrow$ 向服务器端发送邀请报文

若收到发送游戏开始，并等待的报文，更新本地界面显示

若受到发送请先手走棋的报文，调用走棋

服务器端

收到邀请报文 $\rightarrow$ 底部状态栏提示用户点击play->start接受邀请 $\rightarrow$ 随机指定先手

若服务器端先手，调用走棋，并向客户端发送游戏开始，并等待的报文

若服务器端后手，向客户端发送请先手走棋的报文，并更新本地界面显示

开始游戏（服务器发起）

客户端

收到邀请报文$\rightarrow $ 底部状态栏提示用户点击play->start接受邀请 $\rightarrow$ 向服务器发送接受邀请报文

若收到发送游戏开始，并等待的报文，更新本地界面显示

若受到发送请先手走棋的报文，调用走棋

服务器端

用户点击菜单 $\rightarrow$ 底部状态栏显示invitation sent $\rightarrow$ 向客户端发送邀请报文

收到接受邀请报文 $\rightarrow$ 随机指定先手

若服务器端先手，调用走棋，并向客户端发送游戏开始，并等待的报文

若服务器端后手，向客户端发送请先手走棋的报文，并更新本地界面显示

走棋

收到先手（后手）走棋的报文$\rightarrow$ 更新棋盘信息$\rightarrow$ 设定计时器$\rightarrow$ 允许用户移动棋子

用户成功下棋 或者 超时 $\rightarrow$ 判断是否分出输赢 $\rightarrow$ 若分出输赢，调用游戏结束，否则向对方发送含有当前信息的后手（先手）走棋报文 $\rightarrow$ 设定计时器

游戏结束

本地发现分出胜负 $\rightarrow$ 本地提示 $\rightarrow$ 向对方发送对局结束信息

收到对局结束信息 $\rightarrow$ 提示对局结束

通信协议

共288个bit。每4个bit转成一位16进制数，加上40后作为一个字节发送，共72个字节。

第0~3位：提示信息。 0000 ：空。 0001 ：我方本局超时，将行动权交出。 0010 ：我方本局超时3次，因此失败。 0011 ：我方认输。 0100 ：我方没有达到特定局数移开初始营地的棋子的数量要求，因此失败。 1000 ：我方棋子全部到达目的地，因此获胜。 1001 ：我方发起邀请。 1011 ：我方同意邀请。 1100 ：游戏开始。

第4到第245位：表示当前棋盘状态。 每2位表示一格，格的顺序是从上到下，从左到右，编号为0120. 用01表示先手棋子。用10表示后手棋子，00表示空。 第246247位：表示对对方的要求。 00 ：请对方执先手走一步棋。 01 ：请对方执后手走一步棋。 10 ：暂时无动作。（在初始分配先后手时或者请求开始新一局时） 11 ：胜负已分，停止下棋。

第248263位：以int16表示的当前局数。252为最高位，267为最低位。 第264279位：对上一次行动的棋子的描述。 264271：8位整数，表示移动的棋子的初始位置。271为最低位。127表示不存在上一次移动或者上一次是超时。 271279：8位整数，表示移动的棋子的结束位置。279为最低位。127表示不存在上一次移动或者上一次是超时。

第280283位：双方当前超时计数： 280281：先手 282~283：后手 00, 01, 10, 11分别表示0,1,2,3次。

第284~287位 : 为0000

网络编程框架

建立连接

客户端

调用void GameManager::connectHost()，创建一个readWriteSocket。调用其connectHost方法，根据用户输入的IP地址尝试建立连接。

将这个readWroteSocket 的 readyRead() signal 与 recvMessage()连接。

服务器端

调用GameManager::initServer()，初始化一个listenSocket。调用其listen方法。并将listenSocket的newConnection signal和acceptConnection()方法连接。

在acceptConenction()方法被触发后，将listenSocket的nextPendingConnection 方法赋值给readWriteSocket。将这个readWroteSocket 的 readyRead() signal 与 recvMessage()连接。

接受报文

recvMessage()方法调用readWriteSocket的readall方法，存在名为info_got的缓冲区。如果累计读取的字节数是72，则调用handle_receive()方法处理接受到的报文（此为上文提到的“收到”报文），并清零接收字节计数。否则，更新接收字节计数。

发送报文

send()方法调用readWriteSocket的write方法，发送格式如前述的72个字节的QByteArray数据。

信号与槽机制设计

通信方面

如前述。

本地

Board 类继承自 QWidget，实现了一个棋盘。提供了click_chess(int)信号指出点击了的棋子编号。提供successfully_moved(int a, int b)信号，表明成功将棋子从a位置移动到b位置。提供了move_permitted(), move_banned(), set_id(), set_last_move(),unset_last_move等用于更新其显示状态，以及可交互性的槽。

SideBar 类继承自 QWidget，实现了一个显示信息用的侧栏。提供了time_out()信号提示时间到。提供了set_id() set_round_count(),set_your_id()等用于更新其显示状态的槽。

GameManager类用于控制流程。用step_handler 接受successfully_moved(int a, int b)信号。用time_out_handler接受time_out信号。对于介绍到的报文中的四种请求，用receive_move_first与move_first, receive_move_second与move_second, receive_wait和 do_wait, receive_stop 和 do_step四组信号和槽来处理。

MainWindow类对于其中的各个菜单， 都提供接受triggered信号的用于处理的函数on_create_the_connection_triggered()， on_connect_to_server_triggered()， on_Start_triggered() 和on_admit_defeat_triggered()。

GUI页面设计

所有需要显示的内容都在Mainwindow中显示。分为四个区域：

顶部： 菜单栏。提供connect菜单（包括create connection, connect to server 两个action) 和 play菜单（包括start 和 admit defeat 两个action）。

中间区域左侧：Board。显示棋盘。其中包含的元素的具体大小根据窗口的长宽之间的较小值确定。空格用黑色的小圆圈表示。两种棋子分别用红色和绿色的较大圆圈表示。点击前，若存在对方上一次走的子，将在对方上一次走的子出发的位置绘制金色十字，在对方上一次走的子的到达位置绘制金色小圆圈。在点击己方的棋子后，将在被点击的己放棋子上面绘制金色十字，在所有可能到达的位置绘制金色小圆圈。红色一方为先手，出发位置在上方。绿色一方为后手，出发位置在下方。

中间右侧区域： Sidebar。靠上区域为执红色棋子的一方的信息。包括棋子颜色（"you"标识，如果是本方），超时数量，倒计时（如果为当前走棋方）。每一行的行高和字号根据界面的总高度确定，信息通常为黑色。走棋方的棋子颜色标识将被渲染成金色。当超时数量为2，或者剩余时间为1~3秒时，对应文字将为红色。当超时数量为3，或者剩余时间0秒时，将用深红色表示 。

底部：状态栏，左侧显示连接状态等，右侧显示身份(server/client)。