Serializable Dictionary

Unity에서 TextMeshPro로 풀링 되어있는 HUD System을 만들다가 구조를 Dictionary로 잡게 되었는데 한가지 문제가 있었다. Unity 상에서 Dictionary 같은 경우엔 시리얼라이즈를 해도 에디터 상에 노출이 안되는 문제였다.

그러나 필요에 의해 Inspector에 노출이 되었으면 하는 KeyValuePair 형태의 Dictionary 구조가 필요할 때가 지금처럼 간혹 발생할 수 있는데 결국 구글링하며 찾아보다가 만들게 되었다.

본 글은 Unity 2018.2.1f1 을 기반으로 작성되었습니다.

관련 글 링크 목록 

 #04.C# Job System_01

 #04.C# Job System_02

Unity C# Job System 메뉴얼

- https://docs.unity3d.com/kr/2018.1/Manual/JobSystem.html

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01번 글에 이어서, 사실 Job System을 이해하기전에 개념적으로 알아두어야 할 내용이 하나 더 있습니다.

혹시나 C# Job Sytsem 메뉴얼을 먼저 전부 읽어보았다면 본 내용은 스킵하셔도 됩니다.

멀티 쓰레딩 이라는 것을 공부해보셨다면 아마 "경쟁" 이라는 게 무슨 뜻인지 알 것입니다.

간단히 설명하면 

어떤 int count; 라는 변수를 점유(접근 및 사용)하기 위해 

어떤 스레드가 count = 10; 이라는 작업을 하려고 하지만. 

동 시간대에 다른 스레드가 count = 99; 라고 작업을 하기 위해 

두 스레드간에 자원을 선점하기 위해 레이스에 빠져드는 것을 "경쟁" 이라고 합니다.

Job System은 이런 메모리 선점에 대해서 세이프한 공유 메모리 유형을 제공합니다.

그것이 바로 NativeContainer 입니다.

NativeContainer를 사용하면 이런 제한점을 극복 할 수 있습니다.

NativeContainer 란 무엇입니까?

 - NativeContainer는 네이티브 메모리에 비교적 안전한 C# Wrapper 를 제공하여 관리되는
값 형식 입니다.

 - NavtiveContainer를 사용하면 Job을 통해 사본으로 작업하는 대신 주 스레드와 공유 된 데이터에 접근 할 수 있습니다.

기본 NativeContainer는 NativeArray<T> 가 있습니다.

그러나 Unity - ECS(Entity Component System) 에서는 아래 4가지의 NativeContainer를 제공합니다.

(주의! Unity Package - Unity.Collections를 필요로 합니다.)

• NativeList - List<T> 와 유사합니다.
• NativeHashMap - Dictinonary<K, T>와 유사합니다.
• NativeMultiHashMap - Dictinonary<K, T>와 유사하지만 동일한 Key를 등록할 수 있습니다.
• NativeQueue - Queue<T>와 유사합니다. (FIFO 선입선출 구조)

자세한 Unity - ECS에 대해서는 추후 ECS 편에서 다루도록 하겠습니다.

개념적인 이론 글은 여기까지 적고, 다음 글에서 이제 실제 Job System을 사용하는 예제를 적어보도록 하겠습니다.

이번에는 최근 삽질과 연구 끝에 마무리한 C# Job System과 ECS에 대해서 적어보려 합니다.

아직 한글로 된 블로그 중에는 C# JobSystem과 ECS에 대해서 제대로 정리하거나 적어둔

블로그를 못 본것 같은데, 좋은 자료가 있다면 저도 알려주세요.

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본 글은 Unity 2018.2.1f1 을 기반으로 작성되었습니다.

관련 글 링크 목록

 #04. C# Job System_01

 #04. C# Job System_02

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먼저 C# Job System을 왜 만들었고, 어떻게 만들어졌으며 어떻게 쓰는지

차례대로 설명하도록 하겠습니다.

Unity C# Job System 메뉴얼

- https://docs.unity3d.com/kr/2018.1/Manual/JobSystem.html

1. C# Job System 

(개념적인 설명은 적기 귀찮으므로 메뉴얼 문서를 그대로 가져왔습니다)

잡 시스템이란?

잡 시스템(job system)은 스레드를 대신하여 잡을 만들어 멀티스레드 코드를 관리합니다.

잡 시스템은 여러 코어에 걸쳐 워커 스레드 그룹을 관리합니다. 컨텍스트가 바뀌지 않도록 하기 위해 일반적으로 CPU 논리 코어당 하나의 워커 스레드가 있지만, 시스템이 운영체제나 기타 전용 애플리케이션에서 사용할 코어 몇 개를 예약해 둘 수 있습니다.

잡 시스템은 잡 대기열에 잡을 배치하여 실행합니다. 잡 시스템의 워커 스레드는 잡 대기열에서 항목을 가져와 실행합니다. 잡 시스템은 종속성을 관리하고 작업이 올바른 순서대로 실행되도록 합니다.

잡이란?

잡(job)은 특정한 단일 작업을수행하는 작은 작업 단위입니다. 잡은 메서드 호출의 동작과 유사한 방식으로 파라마터를 수신하고 데이터 작업을 수행합니다. 잡은 독립적일 수도 있고, 다른 잡이 먼저 완료된 후에 실행되어야 할 수도 있습니다.

잡 종속성이란?

게임 개발에 필요한 시스템처럼 복잡한 시스템에서는 각 잡이 독립적일 가능성이 낮습니다. 이 경우 잡은 일반적으로 다음 잡에 사용할 데이터를 준비하는데, 이를 위해 종속성을 인식하고 지원합니다. jobA가 jobB에 종속된 경우 잡 시스템은 jobB가 완료될 때까지 jobA가 실행되지 않도록 합니다.

C# 잡 시스템의 안전 시스템

경쟁 상태

멀티스레드 코드를 작성할 때는 항상 경쟁 상태가 발생할 위험이 있습니다. 경쟁 상태는 통제할 수 없는 다른 프로세스의 타이밍에 따라 작업의 결과가 달라지는 경우에 발생합니다.

경쟁 상태가 반드시 버그는 아니지만, 비결정론적인 동작의 원인이 됩니다. 경쟁 상태로 인해 버그가 발생한 경우, 타이밍에 따라 원인이 달라지기 때문에 특수한 경우를 제외하고는 문제를 재현할 수 없어 근본적인 원인을 식별하기가 어려울 수 있습니다. 이러한 문제를 디버깅하면 중단점과 로깅에 따라 개별 스레드의 타이밍이 바뀌므로 문제가 사라질 수 있습니다. 경쟁 상태는 멀티스레드 코드 작성 시 가장 중대한 문제를 유발할 수 있습니다.

안전 시스템

멀티스레드 코드를 더 쉽게 작성할 수 있도록 Unity C# 잡 시스템은 모든 잠재적인 경쟁 상태를 감지하고 그로 인해 발생할 수 있는 버그를 차단합니다.

예를 들어, C# 잡 시스템에서 메인 스레드에 있는 코드의 데이터에 대한 레퍼런스를 잡으로 전송하는 경우, 잡이 데이터를 쓰는 동시에 메인 스레드가 데이터를 읽는지 시스템이 확인할 수 없습니다. 이 경우 경쟁 상태가 발생합니다.

C# 잡 시스템은 각 잡에 메인 스레드의 데이터에 대한 레퍼런스를 보내지 않고 작업이 필요한 데이터를 보내 이 문제를 해결합니다. 이 복사본은 데이터를 격리시키므로 경쟁 상태가 발생하지 않습니다.

C# 잡 시스템이 데이터를 복사하는 방법으로 인해 잡은 blittable 데이터 타입에만 액세스할 수 있습니다. 이 데이터 타입을 관리되는 코드와 네이티브 코드 간에 전달하는 경우 변환할 필요가 없습니다.

C# 잡 시스템은 memcpy를 사용하여 blittable 타입을 복사하고 Unity의 관리되는 파트와 네이티브 파트 간에 데이터를 전송할 수 있습니다. 시스템은 잡을 예약할 때 memcpy를 사용하여 데이터를 네이티브 메모리에 저장하고, 잡을 실행할 때 이 복사본에 액세스할 수 있는 권한을 관리되는 파트에 할당합니다. 자세한 내용은 잡 예약을 참조하십시오.

이번에 적을 글은 전편인 JobRepeatManager 에 이어서 JobSequenceManager 입니다.

(대체 얼마나 할일없으면 나 자신은 이런걸 만드는거니...코딩 덕후 같으니)

다음과 같은 이유나 상황일 때 사용하기 위해 만들었습니다.

 > 순차적인 함수 호출이 필요하다

 > 서로 다른 인스턴스에서의 함수 호출로 인해 순차적 호출 시점 제어가 너무 귀찮다.

 > 각 함수들을 Coroutine 으로 순차적 실행을 하고 싶을 때가 있다.

그래서 만든 것이 JobSequenceManager 입니다.

JobSequenceManager는 다음과 같은 함수와 파라미터를 가지고 있습니다.

사용 방법은 간단하게 아래 샘플로 적어두겠습니다.

#02.JobRepeatManager - 01

#02.JobRepeatManager - 02

이번 글은 마지막으로 JobRepeatManager 에 대한 간단한 구조 설명과

사용 예제로 마무리 하겠습니다.

다소 글이 길어질 수 있습니다. 만약 액기스만 뽑아먹을래! 하는 분은 샘플예제만 보셔도 됩니다.

해서...샘플 예제를 먼저 적어두겠습니다.

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2. JobRepeatManager

JobRepeatManager 는 Singleton Pattern으로 인스턴스가 생성 됩니다.

싱글톤 패턴으로 생성 되어있는 인스턴스 이므로 만약 JobRepeatManager를 사용하실 분들은 간단히 static으로 인스턴스를 넣어주세요.

JobRepeatManager에는 다음과 같은 Public 함수와 멤버변수가 있습니다.

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#02.JobRepeatManager - 01

#02.JobRepeatManager - 01

이번 글에 작성할 내용은 개인적으로 유니티를 사용하면서 이런 스크립트가 있으면 편할 것 같은데? 라는 생각에 만들어 본 스크립트이다.

그 이름은 Job Repeat Manager !!!!!!!!!!!

개인적으로 만들어놓고 그래서 요놈이 효율적일까? 괜찮은가? 안전한가? 

라는 질문을 수 차례했으나 답은...나도 모르겠당...ㅎㅎ

그래도 올려두면 누군가는 쓰지 않을까? 라는 생각에 피드백도 받아볼 겸 적는다.

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JobRepeatManager는 글쓴이가 심심해서 만들어 본 유틸리티 성향의(?) 스크립트 입니다.

처음에 만들게 된 이유는 다음의 예로 들어보겠습니다.

목적 : 어떤 함수의 내용을 반복적으로 수행하게 하고 싶다
 예) public void MyFunction() { ... } 을 50 번만 2.0초 간격으로 수행하고 싶다.

  + 그러나 public bool isExecute;  라는 변수가 true 일때만 하고 싶다.

  + 만약 public bool isDrop; 이라는 변수가 true 면은 중간에 멈추고 싶다.

  + Invoke나 Coroutine을 쓸 수는 없는 상황이다.

  + 수행되고 있는 펑션의 상태를 Visual로 보고싶다.

위와 같은 상황에서...이걸 어떻게 해결 해야할까...라는 고민중에

결국 다음과 같은 조건을 충족하도록 만들어본 유틸리티 코드입니다.

결과적으로 만든 JobRepeatManager 는 아래의 2가지 클래스 파일로 구성 되어 있습니다.

본문에서는 Gist 코드만 남기고 설명은 다음글로 넘기겠습니다.

1) JobRepeatBase.cs

2) JobRepeatManager.cs