Lua游戏开发教程之时区问题详解

前言

什么是Lua？

Lua 是一个小巧的脚本语言，1993年由巴西里约热内卢天主教大学的一个研究小组开发，初衷很简单——嵌入应用程序，为应用提供灵活的扩展和定制功能。它用标准C编写，几乎能在所有操作系统和平台上编译运行。一个完整的Lua解释器不过200k，在目前所有脚本引擎中，Lua的速度是最快的。这决定了它作为嵌入式脚本的最佳选择。对比一下：Python的内核大约860KB，Perl的内核大约1.1MB，而Lua的内核小于120KB。Lua支持面向对象编程和函数式编程，它提供的通用类型表（table）可以同时实现数组、哈希表、集合、对象的功能。它还支持协同进程机制。作为一门可扩展的语言，Lua提供了简单而稳定的交互接口——比如Lua和C程序可通过一个堆栈交换数据，这让它能够快速与其他语言整合。

归纳起来，Lua语言具备三个明显优点：

• 语言优美、轻巧
• 性能优良、速度快
• 可扩展性强

这些特性恰好和游戏开发领域的需求完美契合。我们需要一门能跟C/C++无缝交互的语言，用来封装底层；它还必须足够简单，让我们能快速、灵活地编写业务逻辑。显然，Lua就是一直在找的那种语言。

目前大部分游戏都在用Lua进行功能开发，而在多语种发行时，时区显示的问题就会浮出水面。拿韩国版本举例：

• 服务器固定放在首尔机房；
• 玩家的位置不确定，可能在韩国，也可能出差在其他国家或地区。

需求：

无论玩家身处哪个国家或地区，游戏内统一显示服务器的当前时间。也就是说，在PC上查看时，即便在国内测试，显示的也是韩国首尔的时间（比北京时间快1小时）。

实现：

-- 北京时间
local serverTime = 1536722753 -- 2018/09/12 11:25

function getTimeZone()
 local now = os.time()
 return os.difftime(now, os.time(os.date("!*t", now)))
end

-- 8 hour * 3600 seconds = 28800 seconds
local timeZone = getTimeZone()/ 3600

print("timeZone : " .. timeZone)

local timeInterval = os.time(os.date("!*t", serverTime)) + timeZone * 3600 + (os.date("*t", time).isdst and -1 or 0) * 3600

local timeTable = os.date("*t", timeInterval)

--[[
for k, v in pairs(timeTable) do
 print(k .. ":" .. tostring(v))
end
]]

print(timeTable.year .. "/" .. timeTable.month .. "/" .. timeTable.day .. " " .. timeTable.hour .. ":" .. timeTable.min .. ":" .. timeTable.sec)

关键在这个方法：os.date("!*t", now)，其中以“!”为关键。

看Lua源码，loslib.c Line 283：

static int os_date (lua_State *L) {
 size_t slen;
 const char *s = luaL_optlstring(L, 1, "%c", &slen);
 time_t t = luaL_opt(L, l_checktime, 2, time(NULL));
 const char *se = s + slen; /* 's' end */
 struct tm tmr, *stm;
 if (*s == '!') { /* UTC? */
 stm = l_gmtime(&t, &tmr);
 s++; /* skip '!' */
 }
 else
 stm = l_localtime(&t, &tmr);
 if (stm == NULL) /* invalid date? */
 luaL_error(L, "time result cannot be represented in this installation");
 if (strcmp(s, "*t") == 0) {
 lua_createtable(L, 0, 9); /* 9 = number of fields */
 setallfields(L, stm);
 }
 else {
 char cc[4]; /* buffer for individual conversion specifiers */
 luaL_Buffer b;
 cc[0] = '%';
 luaL_buffinit(L, &b);
 while (s < se) {
  if (*s != '%') /* not a conversion specifier? */
  luaL_addchar(&b, *s++);
  else {
  size_t reslen;
  char *buff = luaL_prepbuffsize(&b, SIZETIMEFMT);
  s++; /* skip '%' */
  s = checkoption(L, s, se - s, cc + 1); /* copy specifier to 'cc' */
  reslen = strftime(buff, SIZETIMEFMT, cc, stm);
  luaL_addsize(&b, reslen);
  }
 }
 luaL_pushresult(&b);
 }
 return 1;
}

从源码可以看到，“!”调用了：

#define l_gmtime(t,r)  gmtime_r(t,r)

gmtime_r 是标准的POSIX函数，线程安全，它将日历时间转换为UTC时间表示的时间。

注：UTC —— 协调世界时，又称世界统一时间、世界标准时间。

也就是说，“!*t”得到的是一个UTC时间，对应0度经线（本初子午线）。通常将UTC与GMT视作等同（但UTC更科学精确）。

首尔位于东9区，实际时间就是UTC+9，9就是时区差（9个小时）。北京位于东8区，即UTC+8。

如何保证游戏内全部统一为服务器的时间呢？

服务器需要返回给客户端当前的时区差值。比如韩国返回9，国内返回8，越南返回7，北美返回-16，记为serverTimeZone。

服务端返回当前服务器时间serverTime（即首尔当前时间），我们只需要将服务器时间转为UTC时间，然后再加上serverTimeZone即可：

os.time(os.date("!*t", serverTime)) + serverTimeZone * 3600

这样，无论在哪个地区或国家，显示的都是首尔时间，与服务器上的时间完全同步。

为什么要一直显示服务器的时间呢？

游戏中有很多功能有时间限制，比如运营活动或功能开启。如果用本地时间，很难统一控制。统一用服务器时间，就能避免很多麻烦。

不过这里容易踩一个坑。运营配置的活动时间都是针对当前服务器时间的，例如某个活动的截止时间是2018-10-08 00:00:00，游戏需要显示活动截止倒计时。

通常的做法是：ployEndTime – serverTime，得到一个秒数，再转成“xx天xx小时xx分xx秒”。

serverTime是固定的，但ployEndTime容易出错。为什么？

serverTime在东9区（首尔），而os.time({year=…})是根据本地时间计算的，这中间有时差问题。之前计算一直用serverTimeZone——一个固定值，但当前所在地区或国家相对于UTC的时区是不确定的。怎么办？

用（currTimeZone – serverTimeZone） * 3600 秒，os.time()之后再加上这个时区差，就是首尔当前的时间戳了。国内东8-东9=-1，也就是要减去1个时区，最终得到首尔地区的时间戳，再减去serverTime就是剩下的秒数，然后转成“xx天xx小时xx分xx秒”。

最后小结一下：

1. os.time({year=xx})算出来的是针对当前所处时区的那个时间戳。
2. os.date("!*t", 时间戳)得到的是UTC（时区为0）的时间戳。
3. 获取当前时区的值，可以通过文章开头的getTimeZone方法。
4. 想显示固定时区的时间（例如无论在哪都显示服务器的时间），只需要将服务器时间戳（秒），通过第2步的方法得到UTC，再加上固定的时区差。
5. 计算倒计时时，需要考虑到os.time取的是当前时区，需要再将当前时区减去目标时区，再计算时间戳。
6. 夏令时本身已经拨快了一个小时，当需要显示为固定时区的时间时，需要减去一个小时。

总结

以上就是在游戏开发中用Lua处理时区显示问题的完整思路和实现。从服务器统一时间到倒计时计算，关键在于理解os.date的“!”前缀和时区差的转换。掌握这些细节，多语种发行时的时区问题就不再是拦路虎了。