Unity 游戏框架搭建 (十九) 简易对象池

2023-08-01 10:44:34

在Unity中我们经常会用到对象池，使用对象池无非就是解决两个问题:

一是减少 new 时候寻址造成的消耗，该消耗的原因是内存碎片。
二是减少 Object.Instantiate 时内部进行序列化和反序列化而造成的CPU消耗。想进一步了解对象池模式优化原理的同学可以参阅: 对象池模式:http://gpp.tkchu.me/object-pool.html，本篇主要讲如何实现一个精简并且灵活的对象池。

设计：

首先我们要弄清楚本篇对象池的几个概念，否则直接上代码大家会一头雾水。从字面上理解对象池，池的意思就是容器。我们可以从池中获取一个对象(一条鱼)，也可以向池中放入一个对象(一条鱼)。获取的操作我们叫Allocate(分配),而放入一个对象我们叫Recycle(回收)(ps:也有很多习惯叫Spawn 和 Despawn 的,这个看自己习惯了)。所以我们可以定义池的接口为如下:

public interface IPool<T>

{

    T Allocate();

    bool Recycle(T obj);

}

为什么要用泛型呢？因为笔者开头说过，本篇主要讲如何实现一个精简并且灵活的对象池。这个灵活很大一部分是通过泛型体现的。

前面有说过，池是容器的意思，在C#中可以是List,Queue或者Stack甚至是数组。所以对象池本身要维护一个容器。本篇我们选取Stack来作为池容器，原因是当我们在Allocate和Recycle时并不关心缓存的存储的顺序，只要求缓存对象的地址是连续的。代码如下所示:

using System.Collections.Generic;

public abstract class Pool<T> : IPool<T>

{

    ...

    protected Stack<T> mCacheStack = new Stack<T>();

    ...

}

Pool是个抽象类，为什么呢? 因为笔者开头说过，本篇主要讲如何实现一个精简并且灵活的对象池。这个灵活很大一部分是通过抽象类体现的。

现在对象的存取和缓存接口都设计好了，那么这些对象是从哪里来的呢？我们分析下，创建对象我们知道有两种方式，反射构造方法和new一个对象。对象池的一个重要功能就是缓存，要想实现缓存就要求对象可以在对象池内部进行创建。所以我们要抽象出一个对象的工厂，代码如下所示:

    public interface IObjectFactory<T>

    {

        T Create();

    }

那么大家要问为什么要用工厂? 因为笔者开头说过，本篇主要讲如何实现一个精简并且灵活的对象池。这个灵活很大一部分是通过工厂体现的。

OK，现在对象的创建，存取，缓存的接口都设计好了。下面放出Pool的全部代码。

    using System.Collections.Generic;

    public abstract class Pool<T> : IPool<T>

    {

        #region ICountObserverable

        /// <summary>

        /// Gets the current count.

        /// </summary>

        /// <value>The current count.</value>

        public int CurCount

        {

            get { return mCacheStack.Count; }

        }

        #endregion

        protected IObjectFactory<T> mFactory;

        protected Stack<T> mCacheStack = new Stack<T>();

        /// <summary>

        /// default is 5

        /// </summary>

        protected int mMaxCount = 5;

        public virtual T Allocate()

        {

            return mCacheStack.Count == 0

                ? mFactory.Create()

                : mCacheStack.Pop();

        }

        public abstract bool Recycle(T obj);

    }

代码不多，设计阶段基本就这样。下面介绍如何实现一个简易的对象池。

对象池实现

首先要实现一个对象的创建器,代码如下所示:

    using System;

    public class CustomObjectFactory<T> : IObjectFactory<T>

    {

        public CustomObjectFactory(Func<T> factoryMethod)

        {

            mFactoryMethod = factoryMethod;

        }

        protected Func<T> mFactoryMethod;

        public T Create()

        {

            return mFactoryMethod();

        }

    }

比较简单，只是维护了一个返回值为T的委托(如果说得有误请指正)。对象池实现:

    using System;

    /// <summary>

    /// unsafe but fast

    /// </summary>

    /// <typeparam name="T"></typeparam>

    public class SimpleObjectPool<T> : Pool<T>

    {

        readonly Action<T> mResetMethod;

        public SimpleObjectPool(Func<T> factoryMethod, Action<T> resetMethod = null,int initCount = 0)

        {

            mFactory = new CustomObjectFactory<T>(factoryMethod);

            mResetMethod = resetMethod;

            for (int i = 0; i < initCount; i++)

            {

                mCacheStack.Push(mFactory.Create());

            }

        }

        public override bool Recycle(T obj)

        {

            mResetMethod.InvokeGracefully(obj);

            mCacheStack.Push(obj);

            return true;

        }

    }

实现也很简单，这里不多说了。

如何使用?

            var fishPool = new SimpleObjectPool<Fish>(() => new Fish(), null, 100);

            Log.I("fishPool.CurCount:{0}", fishPool.CurCount);

            var fishOne = fishPool.Allocate();

            Log.I("fishPool.CurCount:{0}", fishPool.CurCount);

            fishPool.Recycle(fishOne);

            Log.I("fishPool.CurCount:{0}", fishPool.CurCount);

            for (int i = 0; i < 10; i++)

            {

                fishPool.Allocate();

            }

            Log.I("fishPool.CurCount:{0}", fishPool.CurCount);

运行结果:

fishPool.CurCount:100

fishPool.CurCount:99

fishPool.CurCount:100

fishPool.CurCount:90

OK，本篇就介绍到这里

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如何使用?

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