Unity3D 游戏框架设计：0GC事件系统详解
一、引言
在Unity3D游戏开发中，事件系统是一个非常重要的组件，它用于实现不同模块之间的通信，使模块之间解耦，提高代码的可维护性和可扩展性。传统的事件系统往往会产生垃圾回收（Garbage Collection，GC），这在高性能要求的游戏中是不希望看到的。因此，设计一个0GC（无垃圾回收）事件系统对于提升游戏性能至关重要。
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二、0GC事件系统原理
0GC事件系统的核心思想是通过避免在运行时动态分配内存来减少垃圾回收。这通常通过以下几种方式实现：
- 使用结构体（struct）代替类（class）：结构体在栈上分配内存，而类在堆上分配内存。栈上分配的内存会在作用域结束时自动释放，不会产生垃圾回收。
- 接口约束参数类型：通过接口定义事件参数的类型，确保在事件触发时传递的参数类型一致，避免装箱（Boxing）和拆箱（Unboxing）操作。
- 静态类和静态方法：使用静态类和静态方法来存储和调用事件，避免实例对象的创建和销毁。
- SourceGenerator：利用C#的SourceGenerator特性，在编译时生成事件注册和触发的代码，避免运行时动态生成代码和内存分配。
三、技术详解
- 事件定义
使用接口定义事件，接口中的方法可以是任何名字，参数格式也可以是任意个（通常有限制，如10个以内）。
| public interface IEventBase | |
| { | |
| // 事件方法定义 | |
| void OnEvent(params object[] args); | |
| } | |
| public interface IEvent<T> : IEventBase | |
| { | |
| // 泛型事件方法定义 | |
| void OnEvent(T arg); | |
| } |
- 事件注册与取消注册
使用静态类来管理事件的注册和取消注册。通过字典（Dictionary）来存储事件类型和事件处理方法的映射关系。
| public static class EventManager | |
| { | |
| private static Dictionary<Type, Delegate> eventHandlers = new Dictionary<Type, Delegate>(); | |
| public static void Register<T>(IEvent<T> handler) where T : class | |
| { | |
| Type eventType = typeof(T); | |
| if (!eventHandlers.ContainsKey(eventType)) | |
| { | |
| eventHandlers[eventType] = (Delegate)handler.OnEvent; | |
| } | |
| else | |
| { | |
| Delegate existingHandler = eventHandlers[eventType]; | |
| eventHandlers[eventType] = Delegate.Combine(existingHandler, (Delegate)handler.OnEvent); | |
| } | |
| } | |
| public static void Unregister<T>(IEvent<T> handler) where T : class | |
| { | |
| Type eventType = typeof(T); | |
| if (eventHandlers.ContainsKey(eventType)) | |
| { | |
| Delegate existingHandler = eventHandlers[eventType]; | |
| eventHandlers[eventType] = Delegate.Remove(existingHandler, (Delegate)handler.OnEvent); | |
| } | |
| } | |
| public static void Trigger<T>(T eventArgs) where T : class | |
| { | |
| Type eventType = typeof(T); | |
| if (eventHandlers.ContainsKey(eventType)) | |
| { | |
| Delegate handler = eventHandlers[eventType]; | |
| foreach (var h in handler.GetInvocationList()) | |
| { | |
| MethodInfo method = h.Method; | |
| method.Invoke(null, new object[] { eventArgs }); // 假设OnEvent是无参数的，这里需要调整 | |
| } | |
| } | |
| } | |
| } |
注意：上述代码中的OnEvent方法调用方式需要调整，因为实际的OnEvent方法是有参数的。这里为了简化示例，假设它是无参数的。在实际实现中，可以使用反射或动态方法调用（如DynamicMethod）来处理有参数的情况。
- 事件处理
实现事件处理接口，并在需要处理事件的地方注册和取消注册事件处理方法。
| public class MyEventHandler : IEvent<MyEventArgs> | |
| { | |
| public void OnEvent(MyEventArgs args) | |
| { | |
| // 处理事件 | |
| Console.WriteLine("Event received: " + args.Message); | |
| } | |
| } | |
| public class MyEventArgs | |
| { | |
| public string Message { get; set; } | |
| } | |
| // 使用示例 | |
| public class Program | |
| { | |
| public static void Main(string[] args) | |
| { | |
| MyEventHandler handler = new MyEventHandler(); | |
| EventManager.Register(handler); | |
| MyEventArgs eventArgs = new MyEventArgs { Message = "Hello, World!" }; | |
| EventManager.Trigger(eventArgs); | |
| EventManager.Unregister(handler); | |
| } | |
| } |
四、代码实现优化
- 避免反射：反射调用方法性能较低，可以考虑使用动态方法（如
DynamicMethod）或表达式树（Expression Trees）来生成高效的事件调用代码。 - 事件参数类型检查：在触发事件时，可以添加类型检查来确保传递的事件参数类型正确。
- 事件优先级和分组：可以根据需要添加事件优先级和分组功能，以便更灵活地控制事件的触发顺序和处理方式。
五、总结
0GC事件系统通过避免运行时动态内存分配和垃圾回收，提高了游戏的性能和稳定性。在Unity3D游戏框架设计中，实现一个高效的0GC事件系统对于提升游戏性能和可维护性具有重要意义。本文介绍了0GC事件系统的原理、技术详解以及代码实现，希望能为Unity3D游戏开发者提供一些参考和帮助。
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原文地址：https://blog.csdn.net/Thomas_YXQ/article/details/144283988
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