UE4 TaskGraph 学习笔记介绍与实践

这个东西跟 Unity 中的 Job 很相似，都是基于任务的并行程序设计，可以处理资源竞争与执行顺序问题

简单介绍

简单说就是一张有向无环图，每一个任务是节点，任务的依赖关系是边，根据拓扑排序规划任务的执行。如果一个节点的入度为零就可以并行，并且执行完成后删掉自己的出边；否则等待入边的节点执行完成

节点是 TGraphTask 模版类，我们需要自己实现任务类满足它的要求。重点是实现 DoTask 方法
边是 FGraphEventRef，可以在 CreateTask 之后得到，可以理解为任务完成的事件；同时在 CreateTask 的时候可以把其他任务的 FGraphEventRef 以 FGraphEventArray 的形式传入以表示依赖（入边）

另外，任务类的 DoTask 方法参数中有一个 const FGraphEventRef &MyCompletionGraphEvent，根据变量名我们知道它是任务自身的完成事件。于是我们还可以在这个东西上进行蛇皮操作，比如在本任务完成之前再等待另一个任务完成，但是写起来很乱

HelloWorld

跟随下面的指引建立两个任务类，然后通过 FGraphEventRef 指定他们的执行顺序

准备两个任务类 TestTaskA 和 TestTaskB
TestTaskA 的代码如下，另外一个可以仿照着写

class TestTaskA
{

public:
    TestTaskA() {
        // 底层使用了可变参数模板，因此构造函数可以添加任意的参数，但是注意不能传入引用
    }

    // 返回任务名
    static const TCHAR* GetTaskName() { return TEXT("TestTask"); }
    FORCEINLINE static TStatId GetStatId() { RETURN_QUICK_DECLARE_CYCLE_STAT(TestTask, STATGROUP_TaskGraphTasks); }
    // 返回 Task 所在的线程
    static ENamedThreads::Type GetDesiredThread() { return ENamedThreads::AnyThread; }

    static ESubsequentsMode::Type GetSubsequentsMode() 
    {
        return ESubsequentsMode::TrackSubsequents;
    }

    // 任务的执行函数
    void DoTask(ENamedThreads::Type CurrentThread, const FGraphEventRef& MyCompletionGraphEvent)
    {
        // 这里是任务的逻辑代码
        for (int Idx = 0; Idx < 5; Idx++)
        UE_LOG(LogTemp, Log, TEXT("Task A executing"));
        UE_LOG(LogTemp, Log, TEXT("Task A completed"));
    }
};

创建一个 Actor，并修改 BeginPlay 方法如下

void AMyActor::BeginPlay()
{
    Super::BeginPlay();
    FGraphEventRef TaskA = TGraphTask<TestTaskA>::CreateTask().ConstructAndDispatchWhenReady();
    FGraphEventArray DependencyForTaskB = { TaskA };
    FGraphEventRef TaskB = TGraphTask<TestTaskB>::CreateTask(&DependencyForTaskB).ConstructAndDispatchWhenReady();
}

最后在输出里看到这样的结果

Result

ParallelFor

UE4 有一个 ParallelFor，是对于简单遍历的并行处理，基于 TaskGraph，具体去看 Runtime/Core/Public/Async/ParallelFor.h
下面给个简单的例子

ParallelFor(100, [](int32 CurrIdx) {
    int32 Sum = 0;
    for (int32 Idx = 0; Idx < CurrIdx * 100; ++Idx)
        Sum += FMath::Sqrt(1234.56f);
});

对比 Unity C# Job System

如果抽象成一张 DAG 来看，这两个本质上其实就是同一个东西。简单说就是通过建立依赖关系避免资源竞争实现易于管理的并行

但是 Job System 相对于 TaskGraph 在用户代码中出现频率要高得多。因为 Unity DOTS 天生就能很好的设计并行，甚至 Job 其实是嵌入在 SystemBase 里的，对于游戏主逻辑都能被频繁使用；而 UE4 是 OOP，个人理解的话应该主要用于耗时长的计算或者 I/O 任务等，但是把游戏主逻辑放到 TaskGraph 里是比较困难的

另外有一个小区别，UE4 的 ParallerFor 与 Unity 里的 ScheduleParallel 是不一样的。UE4 的 ParallelFor 其实是基于 TaskGraph 的顶层；而 Unity 的 ScheduleParallel 是 Job 本身自带的方法

19 March 2020

游戏开发