游戏匹配算法实现（基于ELO分数、等待时长）

去年拒绝了上家公司的提干和股票，毅然投身游戏行业，加入了一家创业公司，经历了一年多比996强度还高的加班，我们的第一款游戏终于顺利上线了。我全程参与了我们游戏服务器的开发，从架构到业务。现在游戏上线稳定了，也有时间总结下开发的的一些经验了。

我们游戏的是ARPG游戏，客户端用unity3d，服务器用java。我们有主城，做了场景同步；有组队战斗，做了帧同步；有排位赛，做了匹配。场景同步、帧同步、匹配的服务器都是由我做的,先记录下这几个吧。

我们的匹配规则和大家熟悉的moba游戏一样，根据玩家的分数（一般叫ELO值、或RANK值）匹配实力相近的玩家，并且根据匹配的等待时间扩大匹配范围，直到匹配到足够的人（或者超过一定时间还没凑够人，则补AI机器人）。

不啰嗦，直接上简版代码

 /*** 匹配线程*/private static ScheduledExecutorService sec = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();/*** 每个人需要匹配到的玩家数量*/private static int NEED_MATCH_PLAYER_COUNT = 1;/*** 匹配池*/private static ConcurrentHashMap<Integer,MatchPoolPlayerInfo> playerPool = new ConcurrentHashMap<Integer,MatchPoolPlayerInfo>();static{sec.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {@Overridepublic void run() {matchProcess(playerPool);}}, 1,1, TimeUnit.SECONDS);//每隔1秒匹配一次}/*** 把玩家放入匹配池* @param playerId* @param rank* @return*/public static void putPlayerIntoMatchPool(int playerId, int rank){MatchPoolPlayerInfo playerInfo = new MatchPoolPlayerInfo(playerId, rank);playerPool.put(playerId, playerInfo);}/*** 把玩家从匹配池移除* @param playerId*/public static void removePlayerFromMatchPool(int playerId){playerPool.remove(playerId);}private static void matchProcess(ConcurrentHashMap<Integer,MatchPoolPlayerInfo> playerPool) {long startTime = System.currentTimeMillis();log.debug("执行匹配开始|开始时间|"+startTime);try{//先把匹配池中的玩家按分数分布TreeMap<Integer,HashSet<MatchPoolPlayerInfo>> pointMap = new TreeMap<Integer,HashSet<MatchPoolPlayerInfo>>();for (MatchPoolPlayerInfo matchPlayer : playerPool.values()) {//在匹配池中是时间太长，直接移除if((System.currentTimeMillis()-matchPlayer.getStartMatchTime())>60 * 60 * 1000){log.warn(matchPlayer.getPlayerId()+"在匹配池中是时间超过一个小时，直接移除");removePlayerFromMatchPool(matchPlayer.getPlayerId());continue;}HashSet<MatchPoolPlayerInfo> set = pointMap.get(matchPlayer.getRank());if(set==null){set = new HashSet<MatchPoolPlayerInfo>();set.add(matchPlayer);pointMap.put(matchPlayer.getRank(), set);}else{set.add(matchPlayer);}}for (HashSet<MatchPoolPlayerInfo> sameRankPlayers: pointMap.values()) {boolean continueMatch = true;while(continueMatch){//找出同一分数段里，等待时间最长的玩家，用他来匹配，因为他的区间最大//如果他都不能匹配到，等待时间比他短的玩家更匹配不到MatchPoolPlayerInfo oldest = null;for (MatchPoolPlayerInfo playerMatchPoolInfo : sameRankPlayers) {if(oldest==null){oldest = playerMatchPoolInfo;}else if(playerMatchPoolInfo.getStartMatchTime()<oldest.getStartMatchTime()){oldest = playerMatchPoolInfo;}}if(oldest==null){break;}log.debug(oldest.getPlayerId()+"|为该分数上等待最久时间的玩家开始匹配|rank|"+oldest.getRank());long now = System.currentTimeMillis();int waitSecond = (int)((now-oldest.getStartMatchTime())/1000);log.debug(oldest.getPlayerId()+"|当前时间已经等待的时间|waitSecond|"+waitSecond+"|当前系统时间|"+now+"|开始匹配时间|"+oldest.getStartMatchTime());//按等待时间扩大匹配范围float c2 = 1.5f;int c3 = 5;int c4 = 100;float u = (float) Math.pow(waitSecond, c2);u = u + c3;u = (float) Math.round(u);u = Math.min(u, c4);int min = (oldest.getRank() - (int)u)<0?0:(oldest.getRank() - (int)u);int max = oldest.getRank() + (int)u;log.debug(oldest.getPlayerId()+"|本次搜索rank范围下限|"+min+"|rank范围上限|"+max);int middle = oldest.getRank();List<MatchPoolPlayerInfo> matchPoolPlayer = new ArrayList<MatchPoolPlayerInfo>();//从中位数向两边扩大范围搜索for(int searchRankUp = middle,searchRankDown = middle; searchRankUp <= max||searchRankDown>=min;searchRankUp++,searchRankDown--){HashSet<MatchPoolPlayerInfo> thisRankPlayers = pointMap.getOrDefault(searchRankUp,new HashSet<MatchPoolPlayerInfo>());if(searchRankDown!=searchRankUp&&searchRankDown>0){thisRankPlayers.addAll(pointMap.getOrDefault(searchRankDown,new HashSet<MatchPoolPlayerInfo>()));}if(!thisRankPlayers.isEmpty()){if(matchPoolPlayer.size()<NEED_MATCH_PLAYER_COUNT){Iterator<MatchPoolPlayerInfo> it = thisRankPlayers.iterator();  while (it.hasNext()) {MatchPoolPlayerInfo player = it.next();if(player.getPlayerId()!=oldest.getPlayerId()){//排除玩家本身if(matchPoolPlayer.size()<NEED_MATCH_PLAYER_COUNT){matchPoolPlayer.add(player);log.debug(oldest.getPlayerId()+"|匹配到玩家|"+player.getPlayerId()+"|rank|"+player.getRank());//移除it.remove();}else{break;}}}}else{break;}}}if(matchPoolPlayer.size()==NEED_MATCH_PLAYER_COUNT){log.debug(oldest.getPlayerId()+"|匹配到玩家数量够了|提交匹配成功处理");//自己也匹配池移除sameRankPlayers.remove(oldest);//匹配成功处理matchPoolPlayer.add(oldest);//TODO 把配对的人提交匹配成功处理//matchSuccessProcess(matchPoolPlayer);}else{//本分数段等待时间最长的玩家都匹配不到，其他更不用尝试了continueMatch = false;log.debug(oldest.getPlayerId()+"|匹配到玩家数量不够，取消本次匹配");//归还取出来的玩家for(MatchPoolPlayerInfo player:matchPoolPlayer){HashSet<MatchPoolPlayerInfo> sameRankPlayer = pointMap.get(player.getRank());sameRankPlayer.add(player);}}}}}catch(Throwable t){log.error("match|error",t);}long endTime = System.currentTimeMillis();log.debug("执行匹配结束|结束时间|"+endTime+"|耗时|"+(endTime-startTime)+"ms");}private static class MatchPoolPlayerInfo{private int playerId;//玩家IDprivate int rank;//玩家分数private long startMatchTime;//开始匹配时间private MatchPoolPlayerInfo(int playerId, int rank) {super();this.playerId = playerId;this.rank = rank;this.startMatchTime = System.currentTimeMillis();}public int getPlayerId() {return playerId;}public int getRank() {return rank;}public long getStartMatchTime() {return startMatchTime;}}

简单说下实现思路吧：把参与匹配的玩家都丢入匹配池，每个玩家记录两个属性（分数、开始匹配的时间），每秒遍历匹配池中所有分数段，找出每个分数上等待时间最长的玩家，用他的范围来进行匹配（因为匹配范围会因为等待时间边长而增加，等待时间最长的的玩家匹配范围最大，如果连他都匹配不够，那同分数段的其他玩家就更匹配不够了）。如果匹配到了足够的人，那就把这些人从匹配池中移除，匹配成功；如果匹配人到的人数不够并且没有达到最大匹配时间，则跳过等待下一秒的匹配；如果达到最大匹配时间，还是没匹配到足够的人，则给这个几个人凑机器人，提交匹配成功。

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