개요

🚀 Project Galaga 시작합니다.

Unreal C++과 게임수학을 접목해서 프로젝트를 진행했습니다.

2024.05.04 ~ 2024.05.21의 개발 기간으로, 총 17일 동안 개발을 완료하였습니다.

거창하게 시작한 프로젝트보단 지금까지 배운 것들을 종합적으로 사용해서 결과물을 만들어 내보겠다는 마음으로 완성하였습니다.

해당 시리즈에는 개발 일지를 정리하며, 개발 내용에 대한 설명과 이슈를 정리할 예정입니다.

🚀 Project Galaga Github Repository

본론

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오브젝트 풀링 개념

이번 프로젝트를 진행하며 가장 핵심이 되는 구현 사항이라고 생각합니다.

게임의 핵심 기능인 총알 소환의 최상위 구현부이기 때문이죠.

일반 적 액터들이 한발 두발 총알을 쏘는 건 크게 문제가 되지 않을 겁니다.

하지만 보스가 나와서 확산형 (Spread)로 0.01초마다 총알을 소환해서 뿌린다면 어떨까요?

수없이 액터가 생성되었다 소멸하며 퍼포먼스가 계속해서 떨어지게 될 것입니다.

해당 문제를 줄이기 위해 액터를 미리 생성해두었다가 필요할 때 가져다 쓸 수 있도록 만든 것이 Pool이라는 개념입니다.

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풀링 클래스 구현

프로젝트에서 2가지의 Bullet Pool이 필요했습니다.

Player Bullet Pool과 Enemy Bullet Pool입니다.

두가지의 구현 내용은 같으나, Player가 혼자 사용하는 Player Bullet Pool은 액터 컴포넌트로 만들어 주었습니다.

하지만 Enemy Bullet Pool은 모든 적들이 접근하여 총알을 가져다 써야 함으로 액터로 만들어 레벨에 하나 배치해주었습니다.

Object Pool 변수 선언

Pool에 사용된 변수부터 하나씩 설명하겠습니다.

PooledObject

어떤 액터를 Pooling할지 지정해주어야 하니 TSubclassOf를 사용하여 Bullet을 넣어 주었습니다.

	UPROPERTY(EditDefaultsOnly, Category = ObjectPool)
	TSubclassOf<class APlayerBullet> PooledObjectSubclass;

Pool Size

오브젝트 풀링의 단점은 미리 액터들을 생성해두기 때문에 메모리를 잡아 먹는다는 것입니다.

그래서 다다익선이라는 생각으로 총알을 마구잡이로 5천개를 생성해두는게 오히려 해가 될 수 있습니다.

그래서 플레이에 지장이 생기지 않는 적당한 선에서 Pool Size을 결정해주어야 합니다.

해당 프로젝트의 경우 Player Bullet Pool Size는 50, Enemy Bullet Pool Size는 200으로 설정해주었습니다.

	UPROPERTY(EditAnywhere, Category = ObjectPool)
	int PoolSize = 50;

PooledObject Life Span

풀링된 오브젝트가 다시 비활성화되기까지의 생명주기 시간 변수를 선언해주었습니다.

	UPROPERTY(EditAnywhere, Category = ObjectPool)
	float PooledObjectLifeSpan = 1.0f;

ObjectPool

풀링한 오브젝트를 담아서 보관할 포인터 배열입니다.
해당 배열이 실질적인 Pool이 됩니다.

	UPROPERTY(EditAnywhere, Category = ObjectPool)
	TArray<APlayerBullet*> ObjectPool;

SpawnedPoolIndexes

풀링된 오브젝트 중에서 활성화된 오브젝트를 보관하는 배열입니다.

실제로 오브젝트을 참조할 필요는 없습니다.
다만 어떤 오브젝트가 활성화 되었는지만 확인을 하면 되니 Pool의 Index를 저장할 배열이면 충분합니다.

	UPROPERTY(EditAnywhere, Category = ObjectPool)
	TArray<int> SpawnedPoolIndexes;

비활성화 함수

생명주기 시간이 넘어가면 해당 오브젝트를 다시 Pool에 넣어서 비활성화 해주어야 합니다.

그래서 Despawn()함수를 선언해주었습니다.

해당 함수는 Delegate를 사용하여 각 총알별로 활성화 상태를 변경하고, SpawnedPoolIndexes 배열에서 제거해주기 위해서 바인딩해주었습니다.

	UFUNCTION()
	void OnPlayerPooledBulletDespawn(APlayerBullet* PoolActor);

Bullet Class 추가 내용

Bullet Class는 이전에 전방 이동 함수와 피격 이벤트 함수에 대해서 설명했습니다.

이제는 풀링을 위한 내용을 추가해주어야 합니다.

변수 선언

활성화 변수

활성화 여부를 알려주는 변수입니다.

	UPROPERTY(EditAnywhere, Category = BulletStat)
	bool Active = false;

생명주기 변수

얼마나 활성화 될 것인가를 결정하는 생명주기 변수입니다.

	UPROPERTY(VisibleAnywhere, Category = BulletStat)
	float LifeSpan = 0.0f;

풀링 인덱스 변수

이전에 Pool에는 2가지 변수가 있었습니다.
생성된 순서에 따라 PoolIndex를 넣어서 관리하기 위해 변수를 추가해주었습니다.

	UPROPERTY(VisibleAnywhere, Category = BulletStat)
	int PoolIndex;

생명주기 타이머

생명주기 시간에 따라 비활성화 함수를 호출하기 위한 타이머 변수입니다.

FTimerHandle LifeSpanTimer;

Delegate

가장 중요한 내용입니다.

Delegate입니다.

비활성화 시 Delegate를 통해 비활성화 된 자신(this)를 넘겨주어 SpawnedPoolIndexes 배열에서 제거해주어야 합니다.

블루프린트에서 사용하지 않았지만 혹여나하여 DYNAMIC을 사용하였습니다.

또한 Pool Size 개수만큼의 총알들이 Pool에게 바인딩될 것이기 때문에 MULTICAST를 추가했습니다.

마지막으로 자기 자신(this)를 매개변수로서 넘겨주어야 함으로 OneParam을 추가하여 BulletClass를 타입으로 넘겨주었습니다.

DECLARE_DYNAMIC_MULTICAST_DELEGATE_OneParam(FOnPlayerPooledBulletDespawn, APlayerBullet*, PoolActor);

FOnPlayerPooledBulletDespawn OnPlayerPooledBulletDespawn;

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풀링 동작 구현

풀링 오브젝트 생성

프로그램이 시작되면 BeginPlay()에서 비어있는 Pool에 Pool Size만큼 오브젝트를 채워 넣어야 합니다.

반복문으로 총알을 생성하고, Bullet Class에 선언한 변수 값을 초기화하며 Pool에 넣어 줍니다.

이때 AddDynamic을 사용하여 각 총알마다 Pool의 BulletDespawn()함수와 바인딩해줍니다.

// Called when the game starts
void UPlayerBulletPool::BeginPlay()
{
	Super::BeginPlay();

	// ...
	me = Cast<AMyPlayer>(GetOwner());

	if (me == nullptr)
	{
		UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT("No me"));
	}

	if (PooledObjectSubclass != nullptr)
	{
		FActorSpawnParameters param;
		param.SpawnCollisionHandlingOverride = ESpawnActorCollisionHandlingMethod::AlwaysSpawn;

		for (int i = 0; i < PoolSize; i++)
		{
			APlayerBullet* PoolableActor = GetWorld()->SpawnActor<APlayerBullet>(PooledObjectSubclass, FVector(-2500,-2500,0), FRotator::ZeroRotator, param);

			if (PoolableActor != nullptr)
			{
				PoolableActor->SetActive(false);
				PoolableActor->SetPoolIndex(i);
				PoolableActor->OnPlayerPooledBulletDespawn.AddDynamic(this, &UPlayerBulletPool::OnPlayerPooledBulletDespawn);

				this->ObjectPool.Add(PoolableActor);

			}
		}
	}
}

풀링 오브젝트 활성화

총알을 사용할 주체는 Pool의 SpawnPooledObject() 함수를 사용하여 총알을 가져올 수 있습니다.

이때 Pool의 앞 쪽 Index부터 총알이 있는지, 비활성화인지를 검사합니다.

두 조건에 만족하는 총알이 있다면 해당 총알을 활성화하고 반환해줍니다.

AEnemyBullet* AEnemyBulletPool::SpawnPooledObject(FVector newLocation, FRotator newRotation)
{

	for (AEnemyBullet* PoolableActor : ObjectPool)
	{
		if (PoolableActor != nullptr && !PoolableActor->IsActive())
		{
			PoolableActor->TeleportTo(newLocation, newRotation, false, true);
			PoolableActor->SetLifeSpan(PooledObjectLifeSpan);
			PoolableActor->SetActive(true);
			SpawnedPoolIndexes.Add(PoolableActor->GetPoolIndex());

			return PoolableActor;
		}
	}


	// 생략


	return nullptr;
}

여기서 모든 총알이 이미 활성화된 상태일 수도 있습니다.

앞서 Pool내부에서 활성화하여 반환해줄 수 있는 총알이 없다면 아래 로직이 실행됩니다.

가장 먼저 활성화된 총알을 가져와서 재활성화해주는 것입니다.

AEnemyBullet* AEnemyBulletPool::SpawnPooledObject(FVector newLocation, FRotator newRotation)
{

	// 생략


	if (SpawnedPoolIndexes.Num() > 0)
	{
		int PoolObjectIndex = SpawnedPoolIndexes[0];
		SpawnedPoolIndexes.Remove(PoolObjectIndex);
		AEnemyBullet* PoolableActor = this->ObjectPool[PoolObjectIndex];

		if (PoolableActor != nullptr)
		{
			PoolableActor->SetActive(false);

			PoolableActor->TeleportTo(newLocation, newRotation, false, true);
			PoolableActor->SetLifeSpan(PooledObjectLifeSpan);
			PoolableActor->SetActive(true);
			SpawnedPoolIndexes.Add(PoolableActor->GetPoolIndex());

			return PoolableActor;
		}
	}


	return nullptr;
}

해당 로직은 중요하나, 저는 오히려 제 프로젝트에는 필요없는 기능이라 생각하였습니다.

왜냐면 적이 발사한 총알은 끝까지 가서 플레이어에게 위협이 되어야 합니다.

하지만 총알이 날아가다 역활성화되어 버린다면 플레이어는 "어? 총알이 왜 오다말지?" 라는 의문을 가지게 되겠죠.

또한 동일하게 플레이어의 입장에서는 "왜 총알이 가다가 사라지지?"라는 생각을 할 겁니다.

그래서 해당 로직을 Player 구현부에는 의도적으로 주석처리를 해주었습니다.

활성화가 되게 된다면 Bullet Class의 SetActive()함수가 실행됩니다.

동시에 LifeSpan만큼 대기 후에 비활성화 함수가 예약됩니다.

void APlayerBullet::SetActive(bool IsActive)
{
	Active = IsActive;
	SetActorHiddenInGame(!IsActive);
	GetWorldTimerManager().SetTimer(LifeSpanTimer, this, &APlayerBullet::Deactivate, LifeSpan, false);
}

풀링 오브젝트 비활성화

Timer를 통해 생명주기가 끝나면 Deactivate()가 실행됩니다.

활성화 상태를 비활성화 상태로 변경해줍니다.

또한 Delegate에 바인딩된 함수를 실행해줍니다.

void APlayerBullet::Deactivate()
{
	SetActive(false);
	SetActorLocation(FVector(-2500,-2500,0));
	GetWorldTimerManager().ClearAllTimersForObject(this);
	OnPlayerPooledBulletDespawn.Broadcast(this);
}

풀링 오브젝트 제거

Delegate를 통해 OnPlayerPooledBulletDespawn() 함수가 호출되면 활성화 목록 배열에서 제거해줍니다.

void UPlayerBulletPool::OnPlayerPooledBulletDespawn(APlayerBullet* PoolActor)
{
	SpawnedPoolIndexes.Remove(PoolActor->GetPoolIndex());
}

위 과정을 통해 오브젝트 풀링의 구현과 사용에 대해서 정리하였습니다.

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마무리

여기까지가 오브젝트 풀링에 대한 구현내용 정리였습니다.
시각적인 이미지로 보여주기 힘든 내용이라 텍스트만 가득해서 죄송합니다.