유니티 오브젝트 풀링(Object Pooling) 구현하기 - CCGrape

생성과 소멸이 자주 반복적으로 일어나는 객체들을 오브젝트 풀로 효율적으로 관리하는 방법을 알아봅니다.

게시 2024/10/24 업데이트 2024/10/24

By CCG

9 분읽는 시간

Step 1. 오브젝트 풀링(Object Pooling) 개념

성능을 최적화하기 위해 필요한 오브젝트를 미리 생성해 두고 재사용하는 기법입니다. 이 방법은 실시간 생성(Instantiate())과 소멸(Destroy())에 따른 비용(CPU, 메모리)을 줄이는 데 유용합니다.

반복적으로 사용되는 오브젝트(총알, 몬스터, 파편 등)를 매번 생성(Instantiate()), 파괴(Destroy())하지 않고, 재사용 가능한 풀에 보관하는 것이 핵심입니다.

Step 2. 오브젝트 풀링의 기본 원리

초기화 단계
- 게임이 시작될 때, 사용할 오브젝트(예: 몬스터)를 미리 여러 개 생성합니다.
- 이 생성된 오브젝트는 비활성화 상태로 풀에 저장됩니다.
사용 단계
- 오브젝트가 필요할 때 풀에서 하나를 꺼내 활성화합니다.
- 예를 들어, 몬스터가 죽을 때 마다 새로 생성하지 않고 미리 생성된 몬스터 오브젝트를 사용.
반환 단계
- 오브젝트의 사용이 끝나면(예:몬스터 죽음) 비활성화 시켜 풀로 반환합니다. 이후 다시 필요할 때 재사용됩니다.

Step 3. 오브젝트 풀링을 사용하는 이유

GC(Garbage Collection) 비용 절감
- C#과 같은 언어에서는 메모리에서 오브젝트를 파괴할 때 가비지 컬렉터(GC)가 주기적으로 메모리를 회수합니다. 그러나 이는 프레임 드랍을 유발할 수 있습니다.
- 오브젝트 풀링은 오브젝트의 생성, 소멸을 최소화해 GC 호출을 줄여 성능을 유지합니다.
메모리 단편화(Memory fragmentation) 방지하기
- 메모리 단편화에는 내부 메모리 단편화와 외부 메모리 단편화가 있는데 생성, 소멸을 반복할 때는 외부 메모리 단편화가 발생합니다.
- 이를 해결하기 위해 미리 생성한 오브젝트를 재사용합니다.
메모리 단편화는 추후 포스팅에서 자세히 다루겠습니다.

Step 4. 오브젝트 풀링 사용 시기

몬스터, 총알, 파편 등 자주 생성되고 빨리 사라지는 오브젝트가 있을 때.
파티클 이펙트처럼 자주 사용되는 효과가 있을 때.
메모리 최적화와 일관된 성능 유지가 중요할 때.

Step 5. 오브젝트 풀링 구현하기

오브젝트 풀을 관리할 클래스(ObjectPoolMgr.cs)와 풀에 사용될 객체(Monster.cs) 클래스 2개를 만들어야 합니다.

ObjectPoolMgr.cs 설명

몬스터 프리팹과 몬스터 풀이 될 리스트를 선언합니다.
초기 생성 개수를 정해줍니다.
Start()에서 시작하자마자 미리 초기 생성 개수만큼 생성하고 비활성화 시킵니다.
AddMonsterPool() 함수를 호출하여 필요할때마다 몬스터를 풀에서 꺼내옵니다.
호출 후 그 몬스터 객체를 반드시 “활성화(gameObject.SetActive(true))”하여 사용해야 합니다!

  
//ObjectPoolMgr.cs
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class ObjectPoolMgr : MonoBehaviour
{
    public GameObject Monster = null; //몬스터 프리팹
    List<MonsterCtrl> MonCtrlPool = new List<MonsterCtrl>(); //몬스터 풀

    int initMonCnt = 30; //초기 생성 개수

    void Start()
    {
        for (int i = 0; i < initMonCnt; i++) //몬스터 생성 후 비활성화
        {
            GameObject mon = Instantiate(Monster);
            mon.SetActive(false);
            MonCtrlPool.Add(mon.GetComponent<MonsterCtrl>());
        }
    }

    public MonsterCtrl AddMonsterPool() //풀에 몬스터 추가 또는 몬스터 꺼내는 함수 
    {
        for (int i = 0; i < MonCtrlPool.Count; i++)
        {
            if (!MonCtrlPool[i].gameObject.activeSelf) //풀에 비활성화 되있는 것이 하나라도 있으면 꺼내기
                return MonCtrlPool[i];
        }

        //하나도 없으면 
        GameObject mon = Instantiate(Monster); //새 몬스터 생성
        mon.SetActive(false); //비활성화
        MonsterCtrl monCtrl = mon.GetComponent<MonsterCtrl>();
        MonCtrlPool.Add(monCtrl); //풀에 추가 후

        return monCtrl; //꺼내기
    }
}

MonsterCtrl.cs 설명

몬스터가 죽으면 비활성화 시켜 풀에 반환됩니다.

  
//MonsterCtrl.cs 
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MonsterCtrl : MonoBehaviour
{
    void MonsterDie() //몬스터 죽을때 호출되는 함수
    {
        gameObject.SetActive(false); //비활성화 하면서 풀에 반환
    }
}

구현 예시

게임 제작 중 오브젝트 풀링을 이용하여 몬스터를 스폰시키는 장면입니다.
몬스터들이 나타나고 죽으면서 오브젝트가 활성, 비활성 되는 것을 볼 수 있습니다.

AddMonsterPool()을 호출하여 몬스터를 조작하는 코드나 MonsterDie()가 호출되는 부분은 넣지 않았습니다.
각자의 상황과 조건에 맞게 호출하여 사용해보세요~!

Step 6. 오브젝트 풀링의 장단점

장점

성능 최적화
- 실시간 게임에서 자주 사용되는 오브젝트를 매번 생성, 소멸하지 않아 성능이 개선됩니다.
GC 호출 최소화
- 가비지 컬렉션으로 인한 성능 저하를 줄입니다.
일관된 프레임 속도 유지
- 오브젝트 풀링을 통해 오브젝트 생성, 소멸에 따른 일시적 성능 저하를 방지합니다.

단점

초기 메모리 부담
- 처음부터 다수의 오브젝트를 생성하기 때문에 메모리 사용량이 증가할 수 있습니다.
관리 복잡성 증가
- 풀을 관리하는 로직이 필요하며, 잘못된 관리로 메모리 누수가 발생할 수 있습니다.
동적 상황 대응이 어려움
- 예측하기 힘든 오브젝트 수요가 발생할 경우, 풀의 크기가 부족해 새 오브젝트를 생성해야 할 수 있습니다.

Step 7. 오브젝트 풀링 최적화 팁

초기 생성 개수(풀 크기) 조정
- 오브젝트를 너무 많이 생성하면 초기 메모리 사용량이 높아지므로 적절한 수를 설정합니다.
비동기 생성
- 초기 생성 개수가 많다면 플레이 시작시 잠시 버벅이는 현상이 있을 수 있습니다.
- 이때 게임 로딩시부터 비동기적으로 생성하면 부드럽게 시작할 수 있습니다.

포스팅의 예시로 사용된 게임을 플레이하고 싶으신 분들은 스토어에 bunnybunny를 검색하시거나 해당 스토어 이미지를 클릭해 주세요~!

궁금한 점은 댓글로 남겨주세요.
감사합니다.

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