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Unity編程標準導引-3.4 Unity中的通用對象池
本節(jié)通過一個簡單的射擊子彈的示例來介紹Transform的用法。子彈射擊本身很容易制作邢笙，只要制作一個子彈Prefab啸如，再做一個發(fā)生器，使用發(fā)生器控制按頻率產生子彈氮惯，即克隆子彈Prefab叮雳，然后為每個子彈寫上運動邏輯就可以了。這本該是很簡單的事情妇汗。不過問題來了帘不，發(fā)射出去后的子彈如何處理？直接Destroy嗎杨箭？這太浪費了寞焙，要知道Unity的Mono內存是不斷增長的。就是說出了Unity內部的那些網格互婿、貼圖等等資源內存(簡單說就是繼承自UnityEngine下的Object的那些類)捣郊，而繼承自System下的Object的那些代碼產生的內存即是Mono內存，它只增不減慈参。同樣呛牲，你不斷Destroy你的Unity對象也是要消耗性能去進行回收，而子彈這種消耗品實在產生的太快了驮配，我們必需加以控制娘扩。
那么，我們如何控制使得不至于不斷產生新的內存呢壮锻？答案就是自己寫內存池畜侦。自己回收利用之前創(chuàng)建過的對象。所以這個章節(jié)的內容躯保，我們將重點放在寫一個比較好的內存池上旋膳。就我自己來講，在寫一份較為系統(tǒng)的功能代碼之前途事，我考慮的首先不是這個框架是該如何的验懊，而是從使用者的角度去考慮，這個代碼如何寫使用起來才會比較方便尸变，同樣也要考慮容易擴展义图、通用性強、比較安全召烂、減少耦合等等碱工。
本文最后結果顯示如下：
3.4.1、從使用者視角給出需求
首先，我所希望的這個內存池的代碼最后使用應該是這樣的怕篷。
- Bullet a = Pool.Take<Bullet>(); //從池中立刻獲取一個單元历筝，如果單元不存在，則它需要為我立刻創(chuàng)建出來廊谓。返回一個Bullet腳本以便于后續(xù)控制梳猪。注意這里使用泛型，也就是說它應該可以兼容任意的腳本類型蒸痹。
- Pool.restore(a);//當使用完成Bullet之后春弥，我可以使用此方法回收這個對象。注意這里實際上我已經把Bullet這個組件的回收等同于某個GameObject（這里是子彈的GameObject）的回收叠荠。
使用上就差不多是這樣了匿沛，希望可以有極其簡單的方法來進行獲取和回收操作。
3.4.2榛鼎、內存池單元結構
最簡單的內存池形式逃呼，差不多就是兩個List，一個處于工作狀態(tài)借帘，一個處于閑置狀態(tài)。工作完畢的對象被移動到閑置狀態(tài)列表淌铐，以便于后續(xù)的再次獲取和利用肺然，形成一個循環(huán)。我們這里也會設計一個結構來管理這兩個List腿准，用于處理同一類的對象际起。
接下來是考慮內存池單元的形式，我們考慮到內存池單元要盡可能容易擴展吐葱，就是可以兼容任意數據類型街望，也就是說，假設我們的內存池單元定為Pool_Unit弟跑，那么它不能影響后續(xù)繼承它的類型灾前，那我們最好使用接口，一旦使用類孟辑，那么就已經無法兼容Unity組件哎甲，因為我們自定義的Unity組件全部繼承自MonoBehavior。接下來考慮這個內存單元該具有的功能饲嗽，差不多有兩個基本功能要有：
- restore();//自己主動回收炭玫，為了方便后續(xù)調用，回收操作最好自己就有貌虾。
- getState();//獲取狀態(tài)吞加，這里是指獲取當前是處于工作狀態(tài)還是閑置狀態(tài)，也是一個標記，用于后續(xù)快速判斷衔憨。因為接口中無法存儲單元叶圃，這里使用變通的方法，就是留給實現(xiàn)去處理巫财，接口中要求具體實現(xiàn)需要提供一個狀態(tài)標記盗似。
綜合內存池單元和狀態(tài)標記，給出如下代碼：
namespace AndrewBox.Pool
{
public interface Pool_Unit
{
Pool_UnitState state();
void setParentList(object parentList);
void restore();
}
public enum Pool_Type
{
Idle,
Work
}
public class Pool_UnitState
{
public Pool_Type InPool
{
get;
set;
}
}
}
3.4.3平项、單元組結構
接下來考慮單元組赫舒，也就是前面所說的針對某一類的單元進行管理的結構。它內部有兩個列表闽瓢，一個工作接癌，一個閑置，單元在工作和閑置之間轉換循環(huán)扣讼。它應該具有以下功能：
- 創(chuàng)建新單元缺猛；使用抽象方法，不限制具體創(chuàng)建方法椭符。對于Unity而言荔燎，可能需要從Prefab克隆，那么最好有方法可以從指定的Prefab模板復制創(chuàng)建销钝。
- 獲取單元有咨；從閑置表中查找，找不到則創(chuàng)建蒸健。
- 回收單元座享；將其子單元進行回收。
綜合單元組結構的功能似忧，給出如下代碼：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
namespace AndrewBox.Pool
{
public abstract class Pool_UnitList<T> where T:class,Pool_Unit
{
protected object m_template;
protected List<T> m_idleList;
protected List<T> m_workList;
protected int m_createdNum = 0;
public Pool_UnitList()
{
m_idleList = new List<T>();
m_workList = new List<T>();
}
/// <summary>
/// 獲取一個閑置的單元渣叛，如果不存在則創(chuàng)建一個新的
/// </summary>
/// <returns>閑置單元</returns>
public virtual T takeUnit<UT>() where UT:T
{
T unit;
if (m_idleList.Count > 0)
{
unit = m_idleList[0];
m_idleList.RemoveAt(0);
}
else
{
unit = createNewUnit<UT>();
unit.setParentList(this);
m_createdNum++;
}
m_workList.Add(unit);
unit.state().InPool = Pool_Type.Work;
OnUnitChangePool(unit);
return unit;
}
/// <summary>
/// 歸還某個單元
/// </summary>
/// <param name="unit">單元</param>
public virtual void restoreUnit(T unit)
{
if (unit!=null && unit.state().InPool == Pool_Type.Work)
{
m_workList.Remove(unit);
m_idleList.Add(unit);
unit.state().InPool = Pool_Type.Idle;
OnUnitChangePool(unit);
}
}
/// <summary>
/// 設置模板
/// </summary>
/// <typeparam name="T"></typeparam>
/// <param name="template"></param>
public void setTemplate(object template)
{
m_template = template;
}
protected abstract void OnUnitChangePool(T unit);
protected abstract T createNewUnit<UT>() where UT : T;
}
}
3.4.4、內存池結構
內存池是一些列單元組的集合盯捌，它主要使用多個單元組具體實現(xiàn)內存單元的回收利用淳衙。同時把接口盡可能包裝的簡單，以便于用戶調用饺著，因為用戶只與內存池進行打交道滤祖。另外，我們最好把內存池做成一個組件瓶籽，這樣便于方便進行初始化匠童、更新（目前不需要，或許未來你需要執(zhí)行某種更新操作）等工作的管理塑顺。這樣汤求，我們把內存池結構繼承自上個章節(jié)的BaseBehavior俏险。獲得如下代碼：
using AndrewBox.Comp;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
namespace AndrewBox.Pool
{
public abstract class Pool_Base<UnitType, UnitList> : BaseBehavior
where UnitType : class,Pool_Unit
where UnitList : Pool_UnitList<UnitType>, new()
{
/// <summary>
/// 緩沖池，按類型存放各自分類列表
/// </summary>
private Dictionary<Type, UnitList> m_poolTale = new Dictionary<Type, UnitList>();
protected override void OnInitFirst()
{
}
protected override void OnInitSecond()
{
}
protected override void OnUpdate()
{
}
/// <summary>
/// 獲取一個空閑的單元
/// </summary>
public T takeUnit<T>() where T : class,UnitType
{
UnitList list = getList<T>();
return list.takeUnit<T>() as T;
}
/// <summary>
/// 在緩沖池中獲取指定單元類型的列表扬绪，
/// 如果該單元類型不存在竖独，則立刻創(chuàng)建。
/// </summary>
/// <typeparam name="T">單元類型</typeparam>
/// <returns>單元列表</returns>
public UnitList getList<T>() where T : UnitType
{
var t = typeof(T);
UnitList list = null;
m_poolTale.TryGetValue(t, out list);
if (list == null)
{
list = createNewUnitList<T>();
m_poolTale.Add(t, list);
}
return list;
}
protected abstract UnitList createNewUnitList<UT>() where UT : UnitType;
}
}
3.4.5挤牛、組件化
目前為止莹痢，上述的結構都沒有使用到組件，沒有使用到UnityEngine墓赴，也就是說它們不受限使用于Unity組件或者普通的類竞膳。當然使用起來也會比較麻煩。由于我們實際需要的內存池單元常常用于某種具體組件對象诫硕，比如子彈坦辟，那么我們最好針對組件進一步實現(xiàn)。也就是說章办，定制一種適用于組件的內存池單元锉走。同時也定制出相應的單元組，組件化的內存池結構藕届。
另外挪蹭，由于閑置的單元都需要被隱藏掉，我們在組件化的內存池單元中需要設置兩個GameObject節(jié)點休偶，一個可見節(jié)點梁厉，一個隱藏節(jié)點。當組件單元工作時椅贱，其對應的GameObject被移動到可見節(jié)點下方（當然你也可以手動再根據需要修改它的父節(jié)點）懂算。當組件單元閑置時只冻，其對應的GameObject也會被移動到隱藏節(jié)點下方庇麦。
綜合以上，給出以下代碼：
using AndrewBox.Comp;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using UnityEngine;
namespace AndrewBox.Pool
{
public class Pool_Comp:Pool_Base<Pooled_BehaviorUnit,Pool_UnitList_Comp>
{
[SerializeField][Tooltip("運行父節(jié)點")]
protected Transform m_work;
[SerializeField][Tooltip("閑置父節(jié)點")]
protected Transform m_idle;
protected override void OnInitFirst()
{
if (m_work == null)
{
m_work = CompUtil.Create(m_transform, "work");
}
if (m_idle == null)
{
m_idle = CompUtil.Create(m_transform, "idle");
m_idle.gameObject.SetActive(false);
}
}
public void OnUnitChangePool(Pooled_BehaviorUnit unit)
{
if (unit != null)
{
var inPool=unit.state().InPool;
if (inPool == Pool_Type.Idle)
{
unit.m_transform.SetParent(m_idle);
}
else if (inPool == Pool_Type.Work)
{
unit.m_transform.SetParent(m_work);
}
}
}
protected override Pool_UnitList_Comp createNewUnitList<UT>()
{
Pool_UnitList_Comp list = new Pool_UnitList_Comp();
list.setPool(this);
return list;
}
}
}
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using UnityEngine;
namespace AndrewBox.Pool
{
public class Pool_UnitList_Comp : Pool_UnitList<Pooled_BehaviorUnit>
{
protected Pool_Comp m_pool;
public void setPool(Pool_Comp pool)
{
m_pool = pool;
}
protected override Pooled_BehaviorUnit createNewUnit<UT>()
{
GameObject result_go = null;
if (m_template != null && m_template is GameObject)
{
result_go = GameObject.Instantiate((GameObject)m_template);
}
else
{
result_go = new GameObject();
result_go.name = typeof(UT).Name;
}
result_go.name =result_go.name + "_"+m_createdNum;
UT comp = result_go.GetComponent<UT>();
if (comp == null)
{
comp = result_go.AddComponent<UT>();
}
comp.DoInit();
return comp;
}
protected override void OnUnitChangePool(Pooled_BehaviorUnit unit)
{
if (m_pool != null)
{
m_pool.OnUnitChangePool(unit);
}
}
}
}
using AndrewBox.Comp;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
namespace AndrewBox.Pool
{
public abstract class Pooled_BehaviorUnit : BaseBehavior, Pool_Unit
{
//單元狀態(tài)對象
protected Pool_UnitState m_unitState = new Pool_UnitState();
//父列表對象
Pool_UnitList<Pooled_BehaviorUnit> m_parentList;
/// <summary>
/// 返回一個單元狀態(tài)喜德，用于控制當前單元的閑置山橄、工作狀態(tài)
/// </summary>
/// <returns>單元狀態(tài)</returns>
public virtual Pool_UnitState state()
{
return m_unitState;
}
/// <summary>
/// 接受父列表對象的設置
/// </summary>
/// <param name="parentList">父列表對象</param>
public virtual void setParentList(object parentList)
{
m_parentList = parentList as Pool_UnitList<Pooled_BehaviorUnit>;
}
/// <summary>
/// 歸還自己，即將自己回收以便再利用
/// </summary>
public virtual void restore()
{
if (m_parentList != null)
{
m_parentList.restoreUnit(this);
}
}
}
}
3.4.6舍悯、內存池單元具體化
接下來航棱，我們將Bullet具體化為一種內存池單元，使得它可以方便從內存池中創(chuàng)建出來萌衬。
using UnityEngine;
using System.Collections;
using AndrewBox.Comp;
using AndrewBox.Pool;
public class Bullet : Pooled_BehaviorUnit
{
[SerializeField][Tooltip("移動速度")]
private float m_moveVelocity=10;
[SerializeField][Tooltip("移動時長")]
private float m_moveTime=3;
[System.NonSerialized][Tooltip("移動計數")]
private float m_moveTimeTick;
protected override void OnInitFirst()
{
}
protected override void OnInitSecond()
{
}
protected override void OnUpdate()
{
float deltaTime = Time.deltaTime;
m_moveTimeTick += deltaTime;
if (m_moveTimeTick >= m_moveTime)
{
m_moveTimeTick = 0;
this.restore();
}
else
{
var pos = m_transform.localPosition;
pos.z += m_moveVelocity * deltaTime;
m_transform.localPosition = pos;
}
}
}
3.4.7饮醇、內存池的使用
最后就是寫一把槍來發(fā)射子彈了，這個邏輯也相對簡單秕豫。為了把內存池做成單例模式并存放在單獨的GameObject朴艰，我們還需要另外一個單例單元管理器的輔助观蓄，一并給出。
using UnityEngine;
using System.Collections;
using AndrewBox.Comp;
using AndrewBox.Pool;
public class Gun_Simple : BaseBehavior
{
[SerializeField][Tooltip("模板對象")]
private GameObject m_bulletTemplate;
[System.NonSerialized][Tooltip("組件對象池")]
private Pool_Comp m_compPool;
[SerializeField][Tooltip("產生間隔")]
private float m_fireRate=0.5f;
[System.NonSerialized][Tooltip("產生計數")]
private float m_fireTick;
protected override void OnInitFirst()
{
m_compPool = Singletons.Get<Pool_Comp>("pool_comps");
m_compPool.getList<Bullet>().setTemplate(m_bulletTemplate);
}
protected override void OnInitSecond()
{
}
protected override void OnUpdate()
{
m_fireTick -= Time.deltaTime;
if (m_fireTick < 0)
{
m_fireTick += m_fireRate;
fire();
}
}
protected void fire()
{
Bullet bullet = m_compPool.takeUnit<Bullet>();
bullet.m_transform.position = m_transform.position;
bullet.m_transform.rotation = m_transform.rotation;
}
}
using AndrewBox.Comp;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using UnityEngine;
namespace AndrewBox.Comp
{
/// <summary>
/// 單例單元管理器
/// 你可以創(chuàng)建單例組件祠墅，每個單例組件對應一個GameObject侮穿。
/// 你可以為單例命名，名字同時也會作為GameObject的名字毁嗦。
/// 這些產生的單例一般用作管理器亲茅。
/// </summary>
public static class Singletons
{
private static Dictionary<string, BaseBehavior> m_singletons = new Dictionary<string, BaseBehavior>();
public static T Get<T>(string name) where T:BaseBehavior
{
BaseBehavior singleton = null;
m_singletons.TryGetValue(name, out singleton);
if (singleton == null)
{
GameObject newGo = new GameObject(name);
singleton = newGo.AddComponent<T>();
m_singletons.Add(name, singleton);
}
return singleton as T;
}
public static void Destroy(string name)
{
BaseBehavior singleton = null;
m_singletons.TryGetValue(name, out singleton);
if (singleton != null)
{
m_singletons.Remove(name);
GameObject.DestroyImmediate(singleton.gameObject);
}
}
public static void Clear()
{
List<string> keys = new List<string>();
foreach (var key in m_singletons.Keys)
{
keys.Add(key);
}
foreach (var key in keys)
{
Destroy(key);
}
}
}
}
3.4.8、總結
最終狗准，我們寫出了所有的代碼克锣，這個內存池是通用的，而且整個游戲工程驶俊，你幾乎只需要這樣的一個內存池娶耍，就可以管理所有的數量眾多且種類繁多的活動單元。而調用處只有以下幾行代碼即可輕松管理饼酿。
m_compPool = Singletons.Get<Pool_Comp>("pool_comps");//創(chuàng)建內存池
m_compPool.getList<Bullet>().setTemplate(m_bulletTemplate);//設置模板
Bullet bullet = m_compPool.takeUnit<Bullet>();//索取單元
bullet.restore(); //回收單元
最終當你正確使用它時榕酒，你的GameObject內存不會再無限制增長，它將出現(xiàn)類似的下圖循環(huán)利用故俐。
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