UE开发中的设计模式(三) —— 对象池模式

在FPS游戏中,射击会生成子弹,在命中敌人后子弹会被销毁,那么会导致子弹对象频繁地创建和销毁,会造成运行效率降低且会产生内存碎片问题,而对象池模式可以很好地解决这个问题。

文章目录


问题提出

正如引言所说,FPS游戏中射击会频繁地创建和销毁子弹,导致效率降低且产生大量的内存碎片。

同时,按照设计模式的原则,我们需要遵守开放封闭原则,我们希望对象池除了应用在子弹创建和销毁中,还可以应用在其他场景下,即复用我们的对象池抽象类与对象池中对象的抽象类,且对于新增场景,只需要增加相应的对象池实现类与对象池中对象的实现类,而不需要修改抽象类中的代码。


概述

根据上文我们提到的需要,对象池模式的UML类图设计如下。

  • Abstract Object Pool 抽象的对象池类,其保存了对象池的大小,以及所有的抽象的目标对象。用户可以通过 GetObject 从对象池中获取一个可用的对象。
  • Concrete Object Pool 具体的对象池类,根据要保存的对象类型,创建特定的对象数组,并进行相应的初始化。
  • Abstract Pool Actor 抽象的目标类,inUse 标记其是否被使用,我们从对象池中取出一个目标使用,需要通过 SetInUse(true) 来进行相应的设置,比如对于子弹我们要让其可见、开启碰撞、设置初速度等,当目标被还给对象池(可能是主动还,可能是超时还),需要通过 SetInUse(false) 来还原为初始设置,比如让子弹不可见、关闭碰撞、设置0速度等。
  • Concrete Pool Actor 具体的目标类,需要重写 SetInUse、构造函数和析构函数,因为不同的目标类,他需要初始化的东西不同,析构释放的资源也可能不同。

问题解决

下面我们应用对象池解决上面子弹的问题

(1) 创建一个 BP_PooledActor 的目标抽象类其有属性 inUseTimeToLiveTimeToLiveTimer 后两个属性用于超时返还到对象池中。

自定义事件 CS_SetInUse 如果传入真,关闭碰撞、关闭Tick、隐藏于游戏,设置一个定时器来超时返还。

(2)创建一个 AC_ObjectPool 组件,其有属性 PoolSizeTimeToLiveObjectPoolPooledActorClassObjectPool 是一个数组保存目标,PooledActorClass 保存目标类的类型。

自定义事件 CS_InitializePool 用来初始化对象池,根据 PoolSize 创建目标对象加入对象池

定义函数 F_FindFirstAvailable 用于找到可用的目标对象

定义函数 F_SpawnFromPool 用于用户从对象池中获取目标对象

(3)创建 FirstPersonProjectile 子弹类,其父类为 BP_PooledActor

重写 CS_SetInUse,加入设置投射组件速度和激活/关闭粒子系统

在 Hit 事件中,CS_SetInUse(false) 返还给对象池。

(4)在角色类中,加入 AC_ObjectPool 组件,那么就可以在开火的时候使用子弹对象池中的子弹了


总结

优点:

  • 减少频繁创建和销毁对象的开销,提高系统性能。
  • 控制资源的最大使用量。

缺点:

  • 需要正确管理对象的状态重置,避免状态泄露。
  • 增加了复杂性,需要谨慎管理对象生命周期。
  • 需要我们评估一个合理的资源的最大使用量,过大会导致额外的内存开销,过小可能会导致错误(需要更复杂的处理手段)

适用场景:

对象池适用于我们需要频繁创建和销毁一个对象,且创建销毁开销较大的场景,以帮助我们减少创建销毁的次数,提升性能,同时减少内存碎片。

上面提到的对象池用法比较初级,更深入地对象池使用还有根据对象池使用情况,动态地增减对象池中的对象。

相关推荐
荒川之神33 分钟前
拉链表概念与基本设计
java·开发语言·数据库
chushiyunen43 分钟前
python中的@Property和@Setter
java·开发语言·python
小樱花的樱花1 小时前
C++ new和delete用法详解
linux·开发语言·c++
froginwe111 小时前
C 运算符
开发语言
fengfuyao9851 小时前
低数据极限下模型预测控制的非线性动力学的稀疏识别 MATLAB实现
开发语言·matlab
摇滚侠2 小时前
搭建前端开发环境 安装 nodejs 设置淘宝镜像 最简化最标准版本 不使用 NVM NVM 高版本无法安装低版本 nodejs
java·开发语言·node.js
t198751282 小时前
MATLAB十字路口车辆通行情况模拟系统
开发语言·matlab
yyk的萌2 小时前
AI 应用开发工程师基础学习计划
开发语言·python·学习·ai·lua
Amumu121383 小时前
Js:正则表达式(一)
开发语言·javascript·正则表达式
努力的章鱼bro3 小时前
操作系统-FileSystem
c++·操作系统·risc-v·filesystem