Ue4 Actor同步与序列化

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探讨UE4中服务器Actor同步至客户端的过程，包括Actor复制、属性同步与序列化的细节。解析UActorChannel、FObjectReplicator等关键组件的作用，及属性变化的追踪与管理。

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Ue4 Actor同步与序列化

主要讨论的是服务器Actor同步到客户端的过程，和序列化的过程。

1. 基本概念

服务器在NetDiver的TickFlush里面，每一帧都会去执行ServerReplicateActors来同步Actor的相关内容，大多数 actor 复制操作都发生在 UNetDriver::ServerReplicateActors 内。在这里，服务器将收集所有被认定与各个客户端相关的 actor，并发送那些自上次（已连接的）客户端更新后出现变化的所有属性。

而UChannel::ReplicateActor 将负责把 actor 及其所有组件复制到连接中。其大致流程如下：

确定这是不是此 actor 通道(channel)打开后的第一次更新
- 如果是，则将所需的特定信息（初始方位、旋转等）序列化
确定该连接是否拥有这个 actor
- 如果没有，而且这个 actor 的角色是 ROLE_AutonomousProxy，则降级为 ROLE_SimulatedProxy
复制这个 actor 中已更改的属性
复制每个组件中已更改的属性
对于已经删除的组件，发送专门的删除命令

总之，大体上Actor同步的逻辑就是在TickFlush里面去执行ServerReplicateActors，然后进行前面说的那些处理。最后对每个Actor执行ActorChannel::ReplicateActor将Actor本身的信息，子对象的信息，属性信息封装到Bunch并进一步封装到发送缓存中，最后通过Socket发送出去。

2. Actor同步与序列化的基本数据结构

FObjectReplicator
属性同步的执行器，每个Actorchannel对应一个FObjectReplicator，每一个FObjectReplicator对应一个对象实例。设置ActorChannel通道的时候会创建出来。
FRepState
针对每个连接同步的历史数据，记录同步前用于比较的Object对象信息，存在于FObjectReplicator里面。
FRepLayOut
同步的属性布局表，记录所有当前类需要同步的属性，每个类或者RPC函数有一个。
FRepChangedPropertyTracker
属性变化轨迹记录，一般在同步Actor前创建，Actor销毁的时候删掉。
FReplicationChangelistMgr
存放当前的Object对象，保存属性的变化历史记录
NetworkGUID

在UObject类同步中标记作用。
FOutBunch

序列化主要的数据结构。
SendBunch

由Connection拥有，最后同步封装到的bunch中。

一个Actorchannel类其实对应着一个FObjectReplicator，属于属性同步最重要的类。

通俗点而言，FObjectReplicator是一个属性同步的执行者，FRepLayout是参照表，FRepState是追踪者，FReplicationChangelistMgr是实际数据存放者，记录属性的变化过程。

3. Actor同步初始化

3.1 初始化前的准备

当Actor同步时如果发现当前的Actor没有对应的通道，就会给其创建一个通道并执行SetChannelActor。这个SetChannelActor所做的工作就是属性同步的关键所在。

在SetChannelActor主要负责做了几件事。

构建了FObjectReplicator；
构建了FRepLayout；
构建FRepState；
构建FReplicationChangelistMgr；
为当前Actor创建NetWorkGUID。

在这里插入图片描述

或者也可以参考这个图

参考图片

3.2 SerializeNewActor


// in  UActorChannel::ReplicateActor() DataChannel.cpp 2626

// ----------------------------------------------------------
// If initial, send init data.
// ----------------------------------------------------------
if( RepFlags.bNetInitial && OpenedLocally )
{
	Connection->PackageMap->SerializeNewActor(Bunch, this, Actor);
	WroteSomethingImportant = true;
	Actor->OnSerializeNewActor(Bunch);
}

序列化一个新的Actor的主要过程如下：

在这里插入图片描述

序列化出一个新的Actor分两种，一种是静态Actor，一种是动态Actor。

何为静态，何为动态呢？

bool FNetGUIDCache::IsDynamicObject( const UObject* Object )
{
	check( Object != NULL );
	check( Object->IsSupportedForNetworking() );

	// Any non net addressable object is dynamic
	return !Object->IsFullNameStableForNetworking();
}

/** IsNameStableForNetworking means an object can be referred to its path name (relative to outer) over the network */
bool UObject::IsNameStableForNetworking() const
{
	return HasAnyFlags(RF_WasLoaded | RF_DefaultSubObject) || IsNative() || IsDefaultSubobject();
}

/** IsFullNameStableForNetworking means an object can be referred to its full path name over the network */
bool UObject::IsFullNameStableForNetworking() const
{
	if ( GetOuter() != NULL && !GetOuter()->IsNameStableForNetworking() )
	{
		return false;	// If any outer isn't stable, we can't consider the full name stable
	}

	return IsNameStableForNetworking();
}

通过代码来看，如果该同步的Actor是HasAnyFlags(RF_WasLoaded | RF_DefaultSubObject) || IsNative() || IsDefaultSubobject()，也就是说如果Actor是已经加载到地图了，或者是CDO对象，或者是原生的对象，则它是静态的对象。

如果是静态的对象，序列化的过程，则不需要序列化三维信息，但是需要序列化其Outer的GUID和PathName。因为客户端需要找到该UObject绑定NetGUID。（因此就通过其Outer和自身的PathName来找到该UObject)。
如果是动态的对象的话，则不需要其Outer的GUID和路径。而是通过一个Archetype并通过序列化一些基本的三维信息和速度信息来在客户端Spawn一个Archetype，并赋予它一些三维信息和速度，使它和原来的Actor看起来一模一样。

3.3 Actor属性同步

Actor的同步主要实现在UActorChannel::ReplicateProperties函数中。

在这里插入图片描述

首先在Update函数中更新StaticBuff，并且与UObject进行比较，判断是否发生变化，如果发生变化，添加进Changed列表中。在ReplicateProperties的时候根据Changed列表来对属性进行同步，如果Changed列表为空的话，则不同步，返回false。

4. 封装到SendBuff中

封装FOutBunch的过程中主要在UActorChannel::SendBunch中实现。

在这里插入图片描述

SendBunch主要发送的Bunch有两种。

一种是在AppendExportBunches中获取到ExportBunches(这个Bunch中存储的内容是前面序列化该UObject的GUID和PathName)。

另一种则是在SerializeNewActor中同步过来的ActorGUID和三维信息和ReplicatedProperties中属性同步的信息还有ReplicatedSubobject子组件的信息。

两种最后存储在OutgoingBunches中，经过PreBunch处理后，再SendRawBunch，存储到SendBuffer中。

以PlayerController为例：

在这里插入图片描述

AppendExportBunches中所存储的内容的大小为1369bits。存储的内容主要是GUID和PathName。

在这里插入图片描述

而这部分存储的内容就是ActorGUID，三维信息，还有属性同步组件同步的信息。

在这里插入图片描述

以PlayerController为例，第一部分存储的内容主要是。

在这里插入图片描述

思考: 上述第一部分序列化，最主要的带宽消耗来自于PathName，虽然是在Actor初始化的时候才需要同步这部分内容，但是如果需要大量SpawnActor的时候，是否会影响到同步的效果？并且，因为与同步路径的长度相关，尤其是UMapPackageName是每一个Actor初始化同步的时候都需要序列化。如果减少路径的命名长度是否会优化呢？

Ue4.20