[UnrealOpenDay2020] 深入GAS架构设计 | EpicGames 大钊
[UnrealOpenDay2020] 深入GAS架构设计 | EpicGames 大钊
本期将深入 GAS 相关内容，涉及 GAS 内部类图关系、核心概念和结构等
传送门：[UnrealOpenDay2020]深入GAS架构设计 | EpicGames 大钊
一. GAS 基础
1.1 GAS 概述
- GAS：全称 Game Ability System 游戏技能系统
-
是 EPIC 从 Paragon 和 Fortnite 开始，为满足自己游戏项目开发和使用的游戏技能框架系统，之后不断迭代、优化，封装为内置插件以供使用
-
GAS 是在 UE 自身 GamePlay 之外的一套框架，可配合 GamePlay 框架和 AI 模块（行为树）一起使用
-
GAS 支持联机游戏中的网络复制和预测机制，服务器上的技能逻辑可以广播到客户端上展示，客户端技能也可以在本地先执行，若服务器预测不通过，则可以在客户端上回滚操作
![1.1-1GAS 概述]()
- GAS 的使用时机 ：
| Strong（优势） | Weak（劣势） |
|---|---|
| 灵活易扩展，可实现复杂的技能流程 | 大量的概念和类，学习曲线陡峭 |
| 支持联机复制（属性复制、RPC广播）和动作预测回滚 | 重度 C++，对 BP 不够友好 |
| 解耦，易于团队协作和项目复用 | 需要按照框架定义一堆类才能开始启动 |
| 细粒度思考实现单个动作逻辑 | GAS 的网络服务必须配合 DS |
| 数据驱动、数值配置 | 实践演化框架，可选插件，文档不足 |
| 已帮你处理繁杂流程麻烦逻辑 | 要求技术功底高，源码 Debug 能力强 |
| 人多 - 大项目 - 多技能 - 联机 - 技术强 - 重表现 | 人少 - 小项目 - 少技能 - 单机 - 技术弱 - 弱表现 |
3. GAS 开发初衷是处理联机环境下的复杂技能逻辑
1.2 如何设计一个易于拓展的技能系统
抛开 GAS，设计一个易于拓展的技能系统，需要分析一个技能里包含哪些元素：
- 逻辑部分
-
技能的获得和释放
-
触发判断的条件
-
Buff 系统
- 视听部分
-
动作动画
-
特效
-
声效
- 数据部分
-
数值计算
-
数据配置
- 如何考虑网络联机同步？
-
设计模式的本质是抽象变化，因此解耦技能系统中可以变化的部分，独立变化
-
技能包含变化的部分较多，GAS 设计的概念和类也比较多，如：
-
UAbilitySystemComponent - ASC
-
UGameplayAbility - GA
-
UGameplayEffect - GE
-
UGameplayCueNotify - GC
-
FGameplayAttribute - Attribute
-
FGameplayTag - Tag
-
UGameplayTask - Task
-
FGameplayEventData - Event
-
1.3 GAS 核心概念
-
UAbilitySystemComponent（ASC）：能力系统组件（技能系统组件），缩写 ASC，只有拥有 ASC 的 Actor 才拥有管理释放技能的能力，ASC 也负责管理其他的技能部分
-
UGameplayAbility（GA）：技能逻辑，定义一个技能的主体逻辑
-
UGameplayEffect（GE）：游戏效果，这个效果一般是进行属性修改或动作效果触发
-
UGameplayCueNotify（GC）：游戏特效，包含一次性特效（如：爆炸）、持续性特效（如：持续燃烧）
-
FGameplayAttribute（Attribute）：游戏属性，描述生命值、攻击力、防御力等，多个 Attribute 组成 AttributeSet，挂在 Actor 上
-
FGameplayTag（Tag）：游戏标签，是广泛使用且功能强大的标签系统，通过给类和对象挂上标签，就可以层次化地判断和搜索各个条件
-
UGameplayTask（Task）：GAS 中异步操作的节点（如：在技能中播放蒙太奇，需要等蒙太奇结束后再结束技能，此时就需要异步操作）
-
FGameplayEventData（Event）：ASC之间可以通过游戏事件来通知对方
1.4 一个技能的自我修养
-
Who:谁能放技能？AbilitySystemComponent
-
How:技能的逻辑？GameplayAbility
-
Change:技能的效果？GameplayEffect
-
What:技能改变的属性？GamePlayAttribute
-
If:技能涉及的条件？GameplayTag
-
Visual:技能的视效？GameplayCue
-
Async:技能的长时行动（异步）？GameplayTask
-
Send:技能消息事件？GamePlayEvent
二. GAS 核心结构
-
蓝色的 GameplayTag 和 GameplayTask 都是独立的模块，其本身可以脱离 GAS 存在，可被单独引用，也可以单独学习分析（初学 GAS 可以从这里开始，代码量较少，可以快速对 GAS 基础设施有概念）
-
GameplayTag 和 GameplayTask 都被 GameplayAbility.uplugin 核心插件引用（AI 模块也引用了 GameplayTag 和 GameplayTask）
-
同时，绿色的 Editor 模块引用了蓝色的 Runtime 模块，Editor 模块主要是实现编辑 UI，提供了在编辑器里遍历的编辑方式
2.1 GameplayTag 游戏标签
-
层次化的字符串标签（通过
.符号，区分父子级） -
轻量 FName，可附加到各类上（如：GameplayEffect、GameplayAbility、GameplayCue、GameplayEventData）做搜索条件
-
整体所有 Tag 构成一颗 Tag 树，存放在 UGameplayTagsManager 下，方便快速查找
组合Tag，灵活的逻辑查询 Tags：
-
多个 Tag 被组合起来构成一个 FGameplayTagContainer
-
也可以被组合在一起，加上逻辑操作符作为一个 TagQuery
-
一个 Tag 和一个 GameplayTagNode （树节点）相关联
2.2 GamePlayAttribute 游戏属性
-
float BaseValue：基础值，非最大值，永久值
-
float CurrentValue：当前值，Buff 叠加后的值，临时值
-
数据配置上，可从 DataTable 或 CurveTable 中读取值，AttributeSet 可定义多个/多套属性值
2.3 GameplayEffect 技能效果
-
决定一个技能的“逻辑效果”
-
纯配置蓝图，不需要重载函数
-
GameplayEffect（GE）是修改 Attribute 的唯一合法通道，所有 Attribute 改动必须经此流程，以便让 GE 完整跟踪修改过程，触发对应事件回调，实现对属性变更的统一管控，禁止任何手动直接修改 Attribute 的操作
-
GE 配置功能包括：类型、修改器、周期、应用需求、溢出处理、过期处理、显示处理、Tags 条件、免疫、堆叠、能力赋予...
-
UGameplayEffect 只是作为一个数据模版，“Spec”才是每次 Apply 后生成的实例
-
UGameplayEffect 由 FGameplayModifierInfo（属性栏修改器）和 FGameplayEffectCue （GE 触发的 Cue 行为）组成
-
在 GameplayAbility 调用 Apply 时，GameplayEffect 生效，每次调用 Apply 都会产生一个 FGameplayEffectSpec（GE 的实例）
-
FGameplayEffectSpec 自带等级，等级决定不同技能属性值，每个 Spec 对应一个 Active 实例，最终通过组合，存储到 ASC 里面
-
简言之：模板（UGameplayEffect）→实例化（Apply 出 Spec ）→组合存储（进 ASC ）
-
2.4 GameplayCue 技能特效
-
决定一个技能的“视觉效果”
-
可全局配置 Tag-Handler 的映射（Tag 和继承自 UGameplayCueNotity 特效播放器的一一对应）
-
可通过 Effect 触发，也可 GA 手动触发
-
Cue分为：Static 一次性、Actor 持久
-
可在 Cue 的重载函数里编写蓝图节点，触发粒子特效/音效，常见重载，如：OnActive、WhileActive、Executed、Removed
-
Cue 可在 GE 中配置触发，或在 GA 里调用 Execute/Add 触发，触发后生成的实例存储在 FGameplayCueObjectLibrary 对象库，以提供后续复用，减少触发时延迟
-
Cue 的触发分为：
-
Static Cue：直接在 CDO 上调用（不要在 Cue 里保存状态，不会生成新对象）
-
Actor Cue：触发 Spawn，生成新实例
-
-
生效的 Cue 最终在 ASC 里面引用保存
2.5 GameplayAbility 游戏技能
-
“技能”是很广义的抽象
-
基础移动、射线检测、UI 交互，不是技能，GAS 中的技能用于表示专门触发某一件事情，而不是平时一直在做的事
-
在不同的 Actor 上学习、取消、释放不同技能，构成了主体逻辑
-
写主体逻辑的地方
-
可重载函数及回调：ActiveAbility 激活、CommitAbility 提交、CancelAbility 取消、EndAbility 结束
-
UGameplayAbility 可用 CDO 模板，也可生成实例保存状态
-
Spec 是技能学习后，带等级的“实例”
-
UGameplayAbility可以通过调用 TryActiveAbility，在外部被 OwnerActor 触发
-
自身不需要保存状态的 UGameplayAbility，可用 CDO 模板直接调用，若是需要每次实例化都跟踪不同状态，可选择每次生成新 Spec 实例（带等级，等级传递给 GE 触发对应技能属性值），激活后的 GA 保存在 ASC
-
2.6 GameplayTask 游戏异步任务
-
执行异步任务的框架
-
Task 框架本身是比较基础的模块，可在 GAS 外被单独使用，只需添加 GameplayTaskComponent
-
可用于异步长时动画的触发和等待
-
已经预实现好了一系列常用 Tasks
-
可重载：Activate、TickTask
-
UAbilityTask 继承自 UGameplayTask，并实现了一系列 Task
-
UAbilityTask 相较父类，多了 GA 引用
-
这些 Task 都在 ASC 中执行（ASC 是继承于 Task 组件的）
-
2.7 GameplayEvent 游戏事件
-
手动触发游戏类型
-
不同事件靠 Tag 识别，可携带 Payload 数据
-
可触发技能
-
在另一端可等待具体 Tag 事件触发
-
GA 在 WaitGameplayEvent 时，向 ASC 注册回调，通过 Tag 映射识别
-
外部其他 GA 调用 SendGameplayEvent 时，使用 EventTag 在 ASC 映射表中检索，检索成功后触发回调
2.8 AbilitySystemComponent 游戏技能组件
-
ASC 是技能系统运行的核心，负责管理协调其他部件：Ability、Effect、 Attribute、 Task、 Event...这些交互都在 ASC 里做记录和转发
-
只有拥有 ASC 的 Actor 才拥有释放技能的能力
-
ASC 放在 Pawn 还是 PlayerState 上，这是个问题
-
联机游戏，推荐放在 PlayerState 上，会复制到各个端且会一直存在（Pawn 重生后可能会丢失状态）
-
单机游戏/简单项目，放在 Pawn 上也可以
-
-
技能互相作用：其实就是一个 Actor 上的 ASC 作用到另一个 Actor 上的 ASC，其互相增删 Effect、触发 Cue、互相给对方贴标签等
-
ASC 继承自 UGameplayTaskComponent，有执行 Task 的能力，同时还实现了多个接口
-
ASC 挂在 OwnerActor 上，初始化时，寻找 OwnerActor 上的 AttributeSet 注册起来
-
ASC 是技能框架运行的核心，GAS 提供的功能，大部分接口可以在 ASC 头文件中找到
-
三. 小结
-
Actor 之间通过 ASC 来相互交互
-
ASC 最重要的类是 GameplayAbility
-
GA 可以给对方 ApplyEffect，也可以 Add/Execute Cue 播放特效。而 Effect 的生效又可以修改 AttributeSet 中的属性，或赋予新的 GA
-
GA 在执行时，发起 Task 进行异步操作，或给对方 Actor 的 ASC 手动 Event 事件通知
-
浙公网安备 33010602011771号