Unity——对象池

对象池是一种朴素的优化思想。在遇到需要大量创建和销毁同类物体的情景时，可以考虑使用对象池技术优化游戏性能。

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一、为什么要使用对象池

在很多类型的游戏中都会创建和销毁大量同样类型的物体。例如，飞行射击游戏中有大量子弹，某些动作游戏中有大量敌人，还有游戏中反复出现和消失的粒子特效等。

 而创建和销毁物体本身属于比较消耗资源的操作，创建时不仅需要引擎的处理，而且还会分配大量内存，这些内存在物体销毁时还需要回收，这给虚拟机带来了垃圾回收的压力。

也就是说，场景中的物体数量较多不一定是对性能影响最大的因素。影响最大的因素有可能是一段时间内有太多物体创建和销毁。例如，在飞行射击类游戏中，每秒有许多子弹创建，稍后又有同样多的子弹因击中敌人或距离过远而销毁。而无论多麽简单的物体，在其创建和销毁的过程中都会消耗一定的资源。对象池优化所针对的正是这一类问题。

对象池技术的思想非常简答。例如，某种物体需要大量创建和销毁，那么久实现把它创建完成，放在玩家看不到的地方或隐藏起来。在需要创建的时候，直接从事先创建的物体中取出即可，而销毁的时候也不会真的销毁，只是放回了原处。这种统一管理大量物体的“池子”就叫对象池。

二、简易对象池实例 

先思考最简单的情况：一个对象池只管理同一种物体（如同一种子弹或同一种粒子）。对象池作为一个脚本组件，挂在场景中的一个空物体上以便编辑。而“池子”中的多个物体可以作为其子物体，方便管理。

对象池中的大量物体，如果用一个容器管理，则用C#队列（Queue）最合适。队列的简单实用方法如下：

  Queue queue = new Queue();
        queue.Enqueue(1);    //将数字1加入队列
        queue.Enqueue(2);    //将数字2加入队列
        queue.Enqueue(3);    //将数字3加入队列
        int n = queue.Dequeue();   //最早加入的数字1出队，n为1
        Debug.Log(queue.Count);  //获得队列长度

保存游戏物体使用Queue即可。用这种思路编写对象池完整代码如下，脚本名称为SimplePool

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

//只存放一种数据类型物体的简单对象池
public class SimplePool : MonoBehaviour
{
    //私有字段加SerializeField，可以在编辑器中编辑，但其他脚本不可访问
    [SerializeField]
    private GameObject _prefab;

    //队列，与List类似的容器，先进先出
    private Queue _pooledInstanceQueue = new Queue();

    //通过对象池创建物体
    public GameObject Creat()
    {
        if (_pooledInstanceQueue.Count > 0)
        {
            //如果队列中有，直接取出一个
            GameObject go = _pooledInstanceQueue.Dequeue();
            go.SetActive(true);
            return go;
        }
        //如果队列空了，就创建一个
        return Instantiatae(_prefab);
    }
    public void Destroy(GameObject go)
    {
        //将不再使用的物体放回队列
        _pooledInstanceQueue.Enqueue(go);
        go.SetActive(false);
        //为了方便管理，所有的物体都以对象池为父物体
        go.transform.SetParent(gameObject.transform);
    }
   
}

 三、对象池测试方法

这里我们来举例介绍

1、编写测试脚本

1. 创建一个空物体并命名为pool，挂上之前的对象池脚本SimplePool
2. 创建一个球体作为子弹，并挂载脚本Bullet。该脚本的用途是让子弹原理原点移动，超出一定范围则销毁自身。根据是否设置了对象池pool，决定是否通过对象池销毁。其脚本内容如下：

   using System.Collections;
   using System.Collections.Generic;
   using UnityEngine;
   
   public class Bullet : MonoBehaviour
   {
       public SimplePool pool;
      
       void Update()
       {
           //每一帧，朝远离原点的方向移动
           Vector3 dir = transform.position - Vector3.zero;
           transform.position += dir.normalized * 5.0f * Time.deltaTime;
           //离原点一定距离以后就销毁
           if (Vector3.Distance(transform.position, Vector3.zero) >= 17)
           {
               //如果设置有对象池，则用对象池回收
               if (pool)
               {
                   pool.Destroy(gameObject);
               }
               else
               {
                   Destroy(gameObject);
               }
           }
       }
   }
   

3. 将挂在了Bullet脚本的子弹做成预制
4. 创建一个空物体并命名为Spawner，用于生成子弹。挂载Spawner脚本，内容如下：

   using System.Collections;
   using System.Collections.Generic;
   using UnityEngine;
   
   public class Spawner : MonoBehaviour
   {
       //是否使用预制
       public bool usePool = true;
       //预制
       public GameObject prefab;
       SimplePool pool;
       void Start()
       {
           pool = GameObject.Find("pool").GetComponent();
       }
   
       
       void Update()
       {
           if (Input.GetButtonDown("Jump"))
           {
               for(int i=0;i<1000;i++)  //每次创建1000个子弹
               {
                   GameObject go;
                   if (usePool)
                   {
                       //通过对象池创建
                       go = pool.Creat();
                       //对Bullet脚本组件设置pool，用于销毁
                       go.GetComponent().pool = pool;
                   }
                   else
                   {
                       //通过对象池创建
                       go = Instantiate(prefab);
                       //不通过对象池销毁，也需要设置
                       go.GetComponent().pool = null;
                   }
                   go.transform.position = Random.onUnitSphere * 5;
                   go.transform.parent = transform;
               }
           }
       }
   }
   

5. 确认Spawner脚本和对象池脚本都设置了子弹预制体，创建物体是会用到

2、测试方法

以上脚本可以切换是否使用对象池，主开关在Spawner脚本。Spwaner脚本有一个Use Pool选项，代表是否启用对象池。如果启用，则在子弹的创建和回收时都需要通过对象池进行；如果不启用，则使用常规的创建和销毁方法。

运行游戏，按下空格见，就可以创建大量物体了，如图：

Game窗口的右上方有一个Stats按钮，单机就可以打开一个性能统计界面，从而可以看到游戏帧率等统计信息。从统计信息中可以大致看出游戏运行时的性能表现，但对于分析对象池效果来说这些信息过于简单，不足以体现优化前后的效果。