游戏随笔之游戏资源池的设计

Posted 2020-10-19 zblade

　　很久没有更新了，今天给大家写一篇游戏资源池的相关文章，就当作2017年的最后一篇文章吧。 转载请标明出处：http://www.cnblogs.com/zblade/

一、游戏项目中的资源池

　　在一款游戏中，随着游戏的进行，我们会不断的创建和销毁一些角色，比如我们玩一款射击游戏，我们需要不断的发射子弹，一般的情况下，我们会不断的创建子弹，然后发射出去，在击中物体后销毁。分析整个设计的过程，我们会不断的创建子弹，然后发射出去，最后销毁它。这儿，其实就可以引入资源池的概念来解决子弹的反复创建和销毁。

　　如果只是反复的创建和销毁子弹，那么每次的性能点主要在子弹的创建上，在场景中有较多角色频繁操作射击的时候，不断执行创建，会带来性能的较大消耗，从而让游戏卡帧。如果我们把这些子弹预先创建出来，塞入到一个弹夹，然后每次在射击发射子弹的时候，从预先创建的弹夹中取出来发射，每次在销毁的时候，又将其还原到弹夹中，这样循环反复的利用，可以避免每次射击子弹的时候的创建操作带来的性能消耗。将弹夹拓展一步，就是资源池的概念了。

 

二、不同设计下的资源池

　　1、简单lua版本的资源池

　　基于前文子弹的阐述，我就写一个简单版本的资源池的lua版本，首先，是资源池的定义：

function BulletPool:initialize()
    --缓存子弹的table
    self.mBulletPool = {}
end

　　是不是觉得很简单，是的，lua版本的资源池可以只需要用一个table就简单的表示，接下来，我们只需要维护好这个table即可。首先是取子弹的接口：

function BulletPool:GetBullet()
      --如果没有定义，则执行一次兜底定义
    if not self.mBulletPool then 
           self.mBulletPool = {}
    end
    -- 如果池子里面没有可以取的了，则返回nil
    if next(self.mBulletPool) == nil then
           return nil
    end

    local bulletObj = self.mBulletPool[#self.mBulletPool]
    table.remove(self.mBulletPool, #self.mBulletPool)
    return bulletObj
end

　　有了设计的接口，接下来，我们可以继续设计归还的接口，所谓有借有还再借不难，不能只从池子里面取，不归还，那池子早晚会干涸的 :D

function BulletPool:InsertBullet(bullet)
    if not bullet then return end
    if not self.mBulletPool then
        self.mBulletPool = {}
    end
    --子弹归还前的释放操作，可以不在意这一步操作
    bullet:Release()
    table.insert(self.mBulletPool, bullet)
end

　　好了，有了整体的获取和归还的操作，池子的基本接口就有了，有的同学会说，如果我们想重置一遍池子怎么办？那就再写一个清除池子的操作吧 :b

function BulletPool:Release()
    for k, v in pairs(self.mBulletPool) do
        v:Release()  
    end
    
    for k, v in pairs(self.mBulletPool) do
        self.mBulletPool[k] = nil
   end
end

　　这下接口都有了，让我们来应用这些接口吧 ：D

      首先给角色挂载一个子弹的资源池的获取接口吧：

--获取接口
function Character:GetBullet()
    return BulletPool:GetBullet()
end
--塞入接口
function Character:RemoveBullet(bullet)
    BulletPool:InsertBullet(bullet)
end

　　因为每个角色都会射出一堆的子弹，所以我们是直接挂在角色身上，就不在整个场景管理器中去管理子弹了，可以通过场景管理器的更新来执行角色的更新，从而执行所有子弹的更新，这样每个角色的子弹更新和角色更新一致。这种设计模式下，不会出现先更新角色，然后再更新子弹的带来的一些问题。

　　有了这两个接口，下面就是让角色调用这2个接口：

...
--获取子弹
local bullet = mChar:GetBullet()
--没有则新建，有则重新初始化相关参数
if bullet == nil then 
    bullet = Bullet:new(...)
else
    bullet:initialize(...)
end
--塞入到角色身上的一个table中维护
mChar:AddBullet()


...
--移除子弹，比较简单
if bullet:Update() then 
    mChar:RemoveBullet(bullet)
end

　　到这儿，我们完成了一个简单的lua版本的资源池的设计和实现，通过这几个接口，对资源池有一个简单的入门理解了。接下来，我们进一步编写一个c#版本的资源池吧。

　　2、C#版本的资源池

 　   在有了lua版本的资源池入门之后，接下来我们可以进一步的设计一个c#版本的资源池了。在unity的c#中，会有各种各样的资源需要资源池来进行管理，所以我们不能单独的做某个类的资源池了，我们需要引入泛型来指代各种类型的资源池。

　　先写一个简单的资源池，就实现一个获取和归还接口吧：　

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;

public class ObjectPool<T> where T:class
{
    //用一个列表来代替lua中的table，用作资源池
    LinkedList<T> objs = new LinkedList<T>();
    
    public T GetObject()
    {
       if(objs.Count > 0)
       {
           T obj = objs.Last.Value;
           objs.RemoveLast();
           return obj;
        }
        return null;
     }

     public void ReturnObj(T obj)
     {
        if(obj != null)
        {
           obj.AddLast(obj);
        }
     }  
}    

　　有了简化版本的资源池，我们可以进一步的拓展这个池子的设计。首先，我们可以将链表改为堆栈，用一个栈来代替链表，相对会比较容易控制，只需要管理入栈和出栈即可。其次，在池子已经被榨干，取完的时候，前面是直接返回一个null，我们可以继续拓展，在没有的时候，就进行一次创建操作，这个可以通过委托来实现，在池子的初始化的时候就注册相关的委托。同理，进一步的拓展出取完后的操作和归还释放时的操作委托，这样就把我们前面lua中归还池子时候释放子弹的操作封装为一个事件。说完思路，下面让我们开始吧：

using System;
using System.Collections.Generic;

public class ObjectPool<T> where T:class
{
   //堆栈
   private readonly Stack<T>  m_stack;
   //事件
   private readonly Func<T>   m_ActionOnCreate;
   private readonly Action<T> m_ActionOnGet;
   private readonly Action<T> m_ActionOnRelease;
   //构造函数
  public ObjectPool(Func<T> actionOnCreate, Action<T> actionOnGet, Action<T> actionOnRelease)
    {
            m_stack             = new Stack<T>();
            m_ActionOnCreate    = actionOnCreate;
            m_ActionOnGet       = actionOnGet;
            m_ActionOnRelease   = actionOnRelease;
     }
    //获取接口
    public T Get()
    {
          T obj;
          if(m_stack.Count == 0)
          {
             //执行构建操作
              obj = m_ActionOnCreate();
          }
          else 
           {
              obj = m_stack.Pop();
           }
           //执行回调
           if(m_AcitonOnGet != null)
           {
              m_ActionOnGet(obj);
            }
            return obj;
     }
     //释放接口
    public void Release(T obj)
    {
       if(m_ActionOnRelease != null)
       {
           m_ActionOnRelease(obj);
       }
       m_stack.Push(obj);
    }
    //clear接口
    public void Clear()
    {
       m_stack.Clear();
    }
}    

 　　写到这儿，一个基本的资源池的构建算是完成了，大家可以在这个版本的基础上进一步的衍生出资源池的使用，比如给资源池的对象添加一个计时的功能，当资源计时超过一定的时间后，就将其从资源池中去除，避免资源池不断扩大。诸如此类种种，都是后续可以操作的，好了，这篇文章就写到这儿，也祝提前祝大家2018年新年快乐！