【UE5】通用对象池系统设计和实现（一）

对象池的好处

众所周知，对象池是游戏开发中很常见的一种设计模式，它的好处颇多，比如内存复用、减少内存碎片等等。在处理大量可重复利用的游戏对象时，可以极大的提高游戏性能。最常见的比如子弹之类的物体。在UE中，如Niagara等都带有专门的对象池系统来优化其性能。但其余的如生成、销毁Actor时，却没有一个通用的对象池系统来进行管理。这次我们就来实现一个对蓝图友好、使用方便且易拓展的UE通用对象池系统。

最终实现功能

我们实现的对象池使用起来非常方便，首先第一步，在想要的位置创建一个对象池数据文件：

创建对象池数据文件

创建完，打开对象池数据文件，可以看见以下配置项：

对象池数据文件配置项

PoolName：该对象池的唯一辨识符，类型为一个FName，该变量会自动命名为创建时的文件名，一般情况下建议做好文件命名规范，而不去改动这个参数。
ObjectType：对象池的对象类型，可选择为Actor对象池或UObject对象池，可自行拓展更多类型，不过一般为Actor对象池居多。
Pool Actor Classes：要池化的Actor，可直接把Actor传入此Array，即可将此对象池化。当ObjectType不同时，该选项会变成对应Type类型的Array。
PoolMode：对象池的运作模式，可设置为栈模式或者队列模式，队列模式可以使池对象取用更加均匀，不同模式按需选用，且可轻松自行拓展更多运作模式。
Collction Check：回收对象时是否进行安全检查，检查待回收对象是否已在池中。默认为开启状态，关闭可以提升些许性能，按实际情况更改，推荐保持默认即可。
Default Capacity：设置池的初始大小，根据对象的使用频率适当调整。
Max Size：设置对象池的最大容量，同样根据对象的使用频率适当调整。

配置完池的基本参数后，将需要池化的对象传入Array中

如图：
配置池化Actor
池化的Actor如果需要接收从池中取出和回收时的事件，还可以直接添加一个Pooltem组件，以此可监听对应事件：
池行为事件

配置好一个池数据文件后，把它直接添加进项目设置->ObjectPool->ObjectPoolSystem中的Object Pool Data Array即可

添加进项目设置

使用起来也很简单，下面是在蓝图中使用对象池系统的例子

获取对象：

回收对象：

从上面的简单例子可以看出，我们的对象池系统使用起来非常方便，获取池化对象基本上分为以下三步：

获取ObjectPoolSubsystem；
从ObjectPoolSubsystem获取Pool对象，可通过PoolName或者资产引用进行获取，推荐使用PoolName，性能更好；
从Pool对象中取出指定类型的对象，使用该对象的类引用来进行查找，该方法返回从池中取出的实例化对象。

而回收对象同样很简单，同样分为三步：

获取ObjectPoolSubsystem；
从ObjectPoolSubsystem获取Pool对象;
传入待回收对象的示例和其对应的类引用，即可完成回收。

蓝图中所开放的函数，在C++中同样可用，所以你依旧可以通过在C++中编写代码来使用对象池系统。

对象池系统框架设计

简单讲完实现的效果，我们回过头来看看如何从头构筑这样一套系统。首先，我们需要思考一个问题，一个通用对象池系统，他肯定需要一个全局管理的单例类，而这个类的的实例，应该放在引擎的哪一个位置好？换在Unity，我们也许会写一个单例的Manager类，然后把他设置为DontDestroyOnLoad，从而让他在整个游戏的生命周期中以单例对象的形式进行管理。而在UE中，由于UE有一套完备的Gameplay框架，我们不得不考虑，我们的单例类应该运行在框架中的哪一个层级，才能完美的解决我们的需求？我们所需要的，是在整个游戏的生命周期中以一个单例来管理我们的对象池。而在UE的Gameplay架构里，最符合这一特征的无疑是我们的GameInstance（对UE的Gameplay架构不太熟悉的可以看看大钊的InsideUE系列，很有帮助）。确定是在GameInstance后，如果是以前，接下来头疼的就是如何管理我们单例类的生命周期。但现在UE有了Subsystem框架（还不了解的同样可以看看大钊的博客），这让我们可以轻松实现我们自己的单例类，而不用去头疼单例类的自动实例化和释放等问题。

而有了用于管理所有对象池的ObjectPoolSubsystem，接下来的思路就简单多了，先简单上个图：

对象池系统框架图
结合上图，我们从底往上走，最底的是我们想要池化的普通Actor，对于每个池化Actor，它都有对应的UObjectPool对象，负责池化和管理对应Actor。再往上走，管理我们UObjectPool的则是UPool对象，每一个ObjectPoolData都对应了一个UPool对象，而每个UPool都会读取对应ObjectPoolData中的数据，并为Data中指定的每一个待池化的Actor创建出对应的UObjectPool。继续往上走，就来到了我们的UObjectPoolSubsystem，我们在之前也说过，它需要管理所有的对象池，所以理所当然的，UObjectPoolSubsystem将持有我们所有UPool对象的引用。这样一来，只要我们能够获取到UObjectPoolSubsystem，我们就可以获取到所有的UObjectPool。

结尾

本节我们讨论了对象池系统框架的基础部分。下一节，除了讲框架中PoolAgent的设计，我们还将讨论对象池的核心类——UObjectPool的设计与实现。