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
- 概述
- 问题解决
- 总结
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 inUse，TimeToLive、TimeToLiveTimer 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 PoolSize、TimeToLive、ObjectPool、PooledActorClass ，ObjectPool 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。