AWS 上的学习路径：

使用 Amazon DynamoDB 和 Amazon SNS 构建回合制游戏

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预置数据库

在本模块，您将预置 Amazon DynamoDB 数据库，了解如何使用 DynamoDB 存储回合制游戏的相关信息。

完成模块所需时间：30 分钟

Amazon DynamoDB 是由 AWS 提供的完全托管的 NoSQL 数据库服务。它提供个位数的毫秒响应时间和近乎无限的可扩展性。从 Amazon.com 购物车到 Lyft’s 地理定位服务，再到各种网络游戏，DynamoDB 广泛应用于各项应用程序和各行各业。

与 DynamoDB 的所有交互均通过 HTTPS 完成，使用 AWS Identity and Access Management (IAM) 进行身份验证和授权。通常情况下，您使用适用于您所选语言的 AWS 开发工具包与 DynamoDB 进行交互。如果您为您的应用程序使用 AWS 计算选项（例如 Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) 或 AWS Lambda），则您的应用程序可以使用您的计算环境中的 AWS 凭证向 DynamoDB 发出请求。

在以下步骤中，您首先预置 DynamoDB 数据库。然后，您学习如何使用适用于 Node.js 中 JavaScript 的 AWS 开发工具包与您的 DynamoDB 数据库进行交互。

  • 第 1 步：预置 Amazon DynamoDB 数据库

    第 1 步：预置 Amazon DynamoDB 数据库

    首先，我们预置 DynamoDB 数据库。DynamoDB 中的数据库也称为表。

    当创建 DynamoDB 表时，您需要指定构成表的主键的属性。您写入 DynamoDB 表的每项记录称为项目，而且每个项目必须包含表的主键。

    DynamoDB 数据建模和主键设计是个重要主题。但是，您的游戏有个简单访问模式，无需高级数据建模，因此本教程将不会涵盖 DynamoDB 数据建模中的高级主题。如需 DynamoDB 中建模数据的其他详细信息，您可以参阅使用 Amazon DynamoDB 为移动应用程序设计数据库或使用 Amazon DynamoDB 对游戏应用程序进行数据建模方面的教程。

    在您的应用程序中，您使用 DynamoDB 作为简单键值存储。每个游戏都有一个唯一标识每个游戏的 gameId 属性。gameId 属性用作表的主键。

    在 scripts/ 目录中，有个名为 create-table.sh 的文件，该文件使用 AWS 命令行界面 (AWS CLI) 创建 DynamoDB 表。该文件的内容如下：
     

    aws dynamodb create-table \
  --table-name turn-based-game \
  --attribute-definitions '[
    {
      "AttributeName": "gameId",
      "AttributeType": "S"
    }
  ]' \
  --key-schema '[
    {
      "AttributeName": "gameId",
      "KeyType": "HASH"
    }
  ]' \
  --provisioned-throughput '{
    "ReadCapacityUnits": 5,
    "WriteCapacityUnits": 5
  }'

    首先，它将表命名为 turn-based-game。然后，它声明表的主键中使用的属性。在本示例中，您使用的是简单的主键，因此您只声明了一个属性，即 gameId，这是字符串数据类型。接下来，声明将 gameId 属性用作表的哈希键，从而指定主键 schema。

    最后，指定所需的表的读取和写入容量单位数。DynamoDB 确实有按需定价模式，在这种模式中，您为针对表的每个读取和写入请求付费。但是，预置的吞吐量模式在 AWS 免费套餐内适用，因此您可以在此处使用。

    通过在终端中运行以下命令来创建表：

    bash scripts/create-table.sh

    您应该能在终端中看到以下输出：

    {
    "TableDescription": {
        "AttributeDefinitions": [
            {
                "AttributeName": "gameId",
                "AttributeType": "S"
            }
        ],
        "TableName": "turn-based-game",
        "KeySchema": [
            {
                "AttributeName": "gameId",
                "KeyType": "HASH"
            }
        ],
        "TableStatus": "CREATING",
        "CreationDateTime": 1574086642.07,
        "ProvisionedThroughput": {
            "NumberOfDecreasesToday": 0,
            "ReadCapacityUnits": 5,
            "WriteCapacityUnits": 5
        },
        "TableSizeBytes": 0,
        "ItemCount": 0,
        "TableArn": "arn:aws:dynamodb:us-east-1:955617200811:table/turn-based-game",
        "TableId": "c62cb86a-211e-4a50-a160-4a616c8f3445"
    }
}

  • 第 2 步：在表中保存游戏项目示例

    第 2 步：在表中保存游戏项目示例

    既然您已创建表，现在可以为表添加项目了。每个游戏都由表中的一个项目表示。

    每个游戏项目的 schema 如下：

    每个游戏都包含一个 GameId，这是游戏的唯一标识符。属性 User1 和 User2 存储正在玩游戏的两名用户的用户名。属性 Heap1、Heap2 和 Heap3 存储三个堆各自的对象数。最后，属性 LastMoveBy 指明最近执行操作的游戏玩家。

    在 scripts/ 目录中，有个 createGame.js 文件，该文件为表添加示例游戏。该文件的内容如下：

    const AWS = require('aws-sdk')
const documentClient = new AWS.DynamoDB.DocumentClient()

const params = {
  TableName: 'turn-based-game',
  Item: {
    gameId: '5b5ee7d8',
    user1: 'myfirstuser',
    user2: 'theseconduser',
    heap1: 5,
    heap2: 4,
    heap3: 5,
    lastMoveBy: 'myfirstuser'
  }
}

documentClient.put(params).promise()
  .then(() => console.log('Game added successfully!'))
  .catch((error) => console.log('Error adding game', error))

    您导入 AWS 开发工具包，然后创建 DynamoDB 文档客户端的实例。文档客户端是底层 DynamoDB API 之上的高级抽象，让 DynamoDB 项目处理变得更加简单。创建客户端之后，脚本会整合 PutItem API 调用的参数，包括表名称和项目属性。然后，它会在文档客户端上调用 put() 方法，并记录成功或失败的信息。

    您可以在终端中运行以下命令，从而运行脚本，将游戏插入表中：

    node scripts/createGame.js

    您应该能在终端中看到以下输出：

    Game added successfully!

    注意：如果您运行命令过快，可能会收到一个错误，即该表尚不可用。等待一分钟，然后重试该命令。

    很好！ 您现在已为您的表添加一个游戏。在下一步中，您将学习如何更新该游戏项目，以模拟用户执行操作。

  • 第 3 步：更新表中的游戏项目

    第 3 步：更新表中的游戏项目

    既然您的表中已有游戏项目，现在可以学习如何模拟游戏玩家在进行中的游戏中执行操作。

    此操作有两种处理方式。在第一种方式中，您使用 GetItem API 检索项目。然后，根据游戏玩家的操作更新应用程序中的游戏项目。最后，使用 PutItem API 替换 DynamoDB 中的现有项目。虽然此方式奏效，但它需要向 DynamoDB 表发出多个请求，并且可能会覆盖在获取和重写游戏项目之间发生的任何更改。

    此操作的第二种处理方式是在 DynamoDB 中使用 UpdateItem API 调用。借助 UpdateItem API，您可以通过单一请求更新适当的 DynamoDB 项目。您指定要更改的项目、属性，以及要在项目上声明的任何条件。这是项目更改的首选方式，因为它不需要对数据库进行多次调用。

    在 scripts/ 目录中，有个名为 performMove.js 的文件，该文件包含以下内容：

    const AWS = require('aws-sdk')
const documentClient = new AWS.DynamoDB.DocumentClient()

const performMove = async ({ gameId, user, changedHeap, changedHeapValue }) => {
  if (changedHeapValue < 0 ) {
    throw new Error('Cannot set heap value below 0')
  }
  const params = {
    TableName: 'turn-based-game',
    Key: { 
      gameId: gameId
    },
    UpdateExpression: `SET lastMoveBy = :user, ${changedHeap} = :changedHeapValue`,
    ConditionExpression: `(user1 = :user OR user2 = :user) AND lastMoveBy <> :user AND ${changedHeap} > :changedHeapValue`,
    ExpressionAttributeValues: {
      ':user': user,
      ':changedHeapValue': changedHeapValue,
    },
    ReturnValues: 'ALL_NEW'
  }
  try {
    const resp = await documentClient.update(params).promise()
    console.log('Updated game: ', resp.Attributes)
  } catch (error) {
    console.log('Error updating item: ', error.message)
  }
}

performMove({ gameId: '5b5ee7d8', user: 'theseconduser', changedHeap: 'heap1', changedHeapValue: 3 })

    此脚本有点复杂，因此我们逐步进行操作。

    与前面的脚本一样，您需要导入 AWS 开发工具包并创建 DynamoDB 文档客户端实例。

    然后，定义名为 performMove 的方法。此方法类似于用户请求进行操作时在应用程序中使用的内部方法。该脚本会整合 UpdateItem API 调用的参数。首先，它会更改游戏中的两个属性，即执行操作的最后一名用户和更改堆中的元素数量。

    然后，UpdateItem API 参数会对游戏的当前状态进行一些断言。在更新项目之前，ConditionExpression 会被评估，以确认项目处于您希望的状态。您在条件表达式中做出以下三个断言：

    1. 请求执行某操作的用户是游戏中的两名用户之一；
    2. 当前回合属于请求执行该操作的用户；
    3. 所更改的堆的当前值高于更改目标值。

    最后，参数声明 ALL_NEW 的 ReturnValue ，也就是说，DynamoDB 会在其值更新之后返回整个项目。此时，您的应用程序可以评估游戏，看看是否有获胜者。

    文件底部举例说明了应用程序如何调用此方法。您可以使用以下命令执行脚本：

    node scripts/performMove.js

    您应该能在终端中看到以下输出：

    Updated game:  { heap2: 4,
  heap1: 3,
  heap3: 5,
  gameId: '5b5ee7d8',
  user2: 'theseconduser',
  user1: 'myfirstuser',
  lastMoveBy: 'theseconduser' }

    您可以看到，写入成功并且游戏已更新。

    尝试在终端中重新运行脚本。您应该能看到以下输出：

    Error updating item:  The conditional request failed

    您的条件请求这次失败了。请求用户 (theseconduser) 是最近要操作的用户。另外，更改堆 (heap1) 已有值 3，这意味着用户没有更改任何内容。正因如此，请求遭据。

结论

在此模块中，您预置了一个 Amazon DynamoDB 数据库来存储游戏数据。您在对数据建模期间了解了 DynamoDB 中的主键。在创建表之后，您学习了如何将项目插入表中以存储初始游戏状态。最后，您了解了如何更新数据中的项目，以避免在单个请求中向 DynamoDB 发出多个请求。

在下一个模块中，您将学习如何使用 Amazon Simple Notification Service (Amazon SNS) 发送短信，以告知用户游戏中的重要事件。

下一个模块：设置通知