《InsideUE4》-3-GamePlay架构（二）Level和World
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上文谈到Actor和Component的关系，UE利用Actor的概念组成一片游戏对象森林，并利用Component组装扩展Actor的能力，让世界里拥有了形形色色的Actor们，拥有了自由表达3D世界的能力。
那么，这些Actor们，到底是怎么组织起来的呢？
既然提到了世界，我们的直觉反应是采用一个"World"对象来包容所有的Actor们。但是当游戏的虚拟世界非常巨大时，这种方式就捉襟见肘了。首先，目前虽然PC的性能日益强大，但是依然内存也限制了不能一下子加载进所有的游戏资源；其次，因为玩家的活动和可见范围有限，为了最优性能，把即使是很远的跟玩家无关的对象也考虑进来也明显是不明智的。所以我们需要一种更细粒度的概念来划分世界。
不同的游戏引擎们，看待这个过程的角度和理念也不一样。Cocos2dx会认为游戏世界是由Scene组成的，Scene再由一个个Layer层叠表现，然后再有一个Director来导演整个游戏。Unity觉得世界也是由Scene组成的，然后一个Application来扮演上帝来LoadLevel，后来换成了SceneManager。其他的，有的会称为关卡（Level）或地图（map）等等。而UE中把这种拆分叫做关卡（Level），由一个或多个Level组成一个World。
不要觉得这种划分好像很随意，只是个名字不同而已。实际上一个游戏引擎的“世界观”关系到了一整串后续的内容组织，玩家的管理，世界的生成，变换和毁灭。游戏引擎内部的资源的加载释放也往往都是和这种划分（Level）绑定在一起的。
Level
在UE的世界中，我们之前已经有了空气（C++）,土壤（UObject），物件（Actor）。而现在UE又施展神力创建了一片片大陆（Level），在这片大陆上（.map文件），Actor们秩序井然，各种地形拔地而起，植被繁茂，天空雾云缭绕，圣光普照，这也是玩家们降生开始精彩冒险的地方。
可以从ULevel的前缀U看出来Level（大陆）也确实是继承于UObject（土壤）的。那既然同属于Object下面的各Actor们都拥有了一定的智能能力（支持蓝图脚本），Level自然也得体现出大地的意志，所以默认带了一个土地公（ALevelScriptActor），允许我们在关卡里编写脚本，可以对本关卡里的所有Actor通过名字呼之则来，关卡蓝图实际上就代表着该片大陆上的运行规则。
在Level已经有了管理者之后，一开始大家都挺满意，但渐渐的就发现，好像各个Level需要的功能好像都差不多，都是修改一下光照，物理等一些属性。所以为了方便起见，UE便给每一个Level也都默认配了一个书记官（Info），他一一记录着本Level的各种规则属性，在UE需要的时候便负责相告。更重要的是，在Level需要有其他管理人员一起协助的时候，他也记录着“游戏模式”的名字来让UE可以指派。
前面我们说过，有一些Actor是不“显示”的（没有SceneComponent），是不能“摆放”到Level里的，但是它依然可以在关卡里出力。其中一个家族系列就是AInfo和其之类。今天我们只简单介绍一下跟Level直接相关的一位书记官：AWorldSettings。
其实虽然名字叫做WorldSettings，但其实只是跟Level相关，我猜可能是在上古时代，当时整个世界只有一块大陆，人们就以为当前的大陆就是整个世界，所以给这块大陆的设置就起名为WorldSettings，后来等技术进步了，发现必须有其他大陆了，这个名字已经用得太多反而不好改了，就只好遗留下来了。当然也有可能是因为当Level被添加进World后，这个Level的Settings如果是主PersisitentLevel，那它就会被当作整个World的WorldSettings。
注意，Actors里也保存着AWorldSettings和ALevelScriptActor的指针，所以Actors实际上确实是保存了所有Actor。
思考：为何AWorldSettings要放进在Actors[0]的位置？而ALevelScriptActor却不用？
1 void ULevel::SortActorList() 2 { 3 if (Actors.Num() == 0) 4 { 5 // No need to sort an empty list 6 return; 7 } 8 9 TArray<AActor*> NewActors; 10 TArray<AActor*> NewNetActors; 11 NewActors.Reserve(Actors.Num()); 12 NewNetActors.Reserve(Actors.Num()); 13 14 check(WorldSettings); 15 16 // The WorldSettings tries to stay at index 0 17 NewActors.Add(WorldSettings); 18 19 // Add non-net actors to the NewActors immediately, cache off the net actors to Append after 20 for (AActor* Actor : Actors) 21 { 22 if (Actor != nullptr && Actor != WorldSettings && !Actor->IsPendingKill()) 23 { 24 if (IsNetActor(Actor)) 25 { 26 NewNetActors.Add(Actor); 27 } 28 else 29 { 30 NewActors.Add(Actor); 31 } 32 } 33 34 } 35 iFirstNetRelevantActor = NewActors.Num(); 36 37 NewActors.Append(MoveTemp(NewNetActors)); 38 39 // Replace with sorted list. 40 Actors = MoveTemp(NewActors); 41 42 // Add all network actors to the owning world 43 if ( OwningWorld != nullptr ) 44 { 45 // Don't use sorted optimization outside of gameplay so we can safely shuffle around actors e.g. in the Editor 46 // without there being a chance to break code using dynamic/ net relevant actor iterators. 47 if (!OwningWorld->IsGameWorld()) 48 { 49 iFirstNetRelevantActor = 0; 50 } 51 52 for ( int32 i = iFirstNetRelevantActor; i < Actors.Num(); i++ ) 53 { 54 if ( Actors[ i ] != nullptr ) 55 { 56 OwningWorld->AddNetworkActor( Actors[ i ] ); 57 } 58 } 59 } 60 }
实际上通过这一段代码可知，Actors们的排序依据是把那些“非网络”的Actor放在前面，而把“网络可复制”的Actor们放在后面，然后加一个起始索引标记iFirstNetRelevantActor，相当于为网络Actor划分了一个缓存，从而加速了网络复制时的检测速度。AWorldSettings因为都是静态的数据提供者，在游戏运行过程中也不会改变，不需要网络复制，所以也就可以一直放在前列，而如果再加个规则，一直放在第一个的话，也能同时把AWorldSettings和其他的前列Actor们再度区分开，在需要的时候也能加速判断。ALevelScriptActor因为是代表关卡蓝图，是允许携带“复制”变量函数的，所以也有可能被排序到后列。
思考：既然ALevelScriptActor也继承于AActor,为何关卡蓝图不设计能添加Component？
观察到，平常我们在创建Actor的时候，我们蓝图界面是可以创建Component的。
那为什么在关卡蓝图里，却不能这么做（没有提供该界面功能）？
我虽然在图里标出了Level中拥有ModelComponents，但那其实只是针对BSP应用的一个子集。通过源码发现，其实UE自己也是在C++里往ALevelScriptActor添加UInputComponent来实现关卡蓝图可以响应事件。
1 void ALevelScriptActor::PreInitializeComponents() 2 { 3 if (UInputDelegateBinding::SupportsInputDelegate(GetClass())) 4 { 5 // create an InputComponent object so that the level script actor can bind key events 6 InputComponent = NewObject<UInputComponent>(this); 7 InputComponent->RegisterComponent(); 8 9 UInputDelegateBinding::BindInputDelegates(GetClass(), InputComponent); 10 } 11 Super::PreInitializeComponents(); 12 }
其实既然ALevelScriptActor是个Actor，那意味着我们当然可以为它添加组件，实际上也确实可以这么做。比如你可以在关卡蓝图里这么干：
而如果你实际意识到关卡蓝图本身就是一个看不见的Actor，你就可以在上面用Actor的各种操作：
在关卡蓝图里的self其实也是个Actor！虽然一般这么干也没什么毛用。
那么好好想想，为啥UE要给你这么一个关卡蓝图界面呢？
在此，我也只能进行一番猜测，ALevelScriptActor作为一个特化的Actor,却把Components列表界面给隐藏了，说明UE其实是不希望我们去复杂化关卡构成的。
假设说UE开放了关卡Component，那么我们在创建组件时就必然要考虑一个问题：哪些是ActorComponent，哪些是LevelComponent，再怎么ALevelScriptActor本质是个Actor，但Level的概念还是要突出，ALevelScriptActor的Actor本质是要隐藏的。所以用户就会多一些心智负担，可能混淆。而如果像这样不开放，大家的思路就都转向先创建个Actor，然后再往之上添加component，思路会比较统一清晰。
再之，从游戏逻辑的组织上来说，Level其实更应该表现为一个Actor的容器。UE其实也是不鼓励在Level里编写太复杂的逻辑的。所以才接着会有了之后的GameMode,Controller那些真正的逻辑控制类（后续会再细讨论）。
所以游戏引擎也并不是说最大化的暴露一切功能给你就是最好的，有时候选择太多了反而容易出错。在这一点上，我觉得UE很好的保持了克制，为我们提供了一个优秀的清晰的不易出错的框架，同时也对高阶用户保留了灵活性。
World
终于，到了把大陆们（Level）拼装起来的时候了。可以用SubLevel的方式：
也支持WorldComposition的方式自动把项目里的所有Level都组合起来，并设置摆放位置：
具体摆放的操作和技巧并不是本文的重点。简单本质来说，就是一个World里有多个Level，这些Level在什么位置，是在一开始就加载进来，还是Streaming运行时加载。
UE里每个World支持一个PersisitentLevel和多个其他Level：
Persisitent的意思是一开始就加载进World，Streaming是后续动态加载的意思。Levels里保存有所有的当前已经加载的Level，StreamingLevels保存整个World的Levels配置列表。PersisitentLevel和CurrentLevel只是个快速引用。在编辑器里编辑的时候，CurrentLevel可以指向其他Level，但运行时CurrentLevel只能是指向PersisitentLevel。
思考：为何要有主PersisitentLevel？
首先，World至少得有一个Level，就像你也得先出生在一块大陆上才可以继续谈起去探索别的新大陆。所以这块玩家出生的大陆就是主Level了。当然了，因为我们也可以同时配置别的Level一开始就加载进来，其实跟PersisitentLevel是差不多等价的，但再考虑到另一问题：Levels拼接进World一起之后，各自有各自的worldsetting，那整个World的配置应该以谁的为主？
AWorldSettings* UWorld::GetWorldSettings( bool bCheckStreamingPesistent, bool bChecked ) const { checkSlow(IsInGameThread()); AWorldSettings* WorldSettings = nullptr; if (PersistentLevel) { WorldSettings = PersistentLevel->GetWorldSettings(bChecked); if( bCheckStreamingPesistent ) { if( StreamingLevels.Num() > 0 && StreamingLevels[0] && StreamingLevels[0]->IsA<ULevelStreamingPersistent>()) { ULevel* Level = StreamingLevels[0]->GetLoadedLevel(); if (Level != nullptr) { WorldSettings = Level->GetWorldSettings(); } } } } return WorldSettings; }
可以看出，World的Settings也是以PersisitentLevel为主的，但这也并不以为着其他Level的Settings就完全没有作用了，本篇也无法一一列出所有配置选项来说明，简单来说，就是需要在整个世界范围内起作用的配置选项（比如VR的WorldToMeters，KillZ，WorldGravity其他大部分都是）就是需要从主PersisitentLevel的配置中提取。而一些配置选项可以在单独Level中起作用的，比如在编辑Level时的光照质量配置就是一个个Level单独的，目前这种配置很少，但可能以后也会增加。在这里只是阐明一个为主其他为辅的Level配置系统。
思考：Levels们的Actors和World有直接关系吗？
当别的Level被添加进当前World之后，我们能直接在WorldOutliner里看到其他Level的Actor们。
但这并不代表着World直接引用了Level里的Actor们。TActorIteratorBase（World的Actor迭代器）内部的实现也只是在遍历Levels来获得所有Actor。当然World为了更快速的操作Controllers和Pawn也都保存了引用。但Levels却共享着World的一个PhysicsScene，这也意味着Levels里的Actors的物理实体其实都是在World里的，这也好理解，毕竟物理的碰撞之类的当然要是全局的了。再说到导航，World在拼接Level的时候，也是会同时把两个Level的导航网格给“拼接”起来的。当然目前还不是深入细节的时候，现在只要从大局上明白World-Level-Actor的关系。
思考：为什么要在Level里保存Actors，而不是把所有Map的Actors配置都生成在World一个总Actors里？
这肯定也是一种实现方式，好处是把整个World看成一个整体，所有的actors都从属于world，这样就不存在Level边界，可以更整体的处理Actors的作用范围和判定问题，实现上也少了拼接导航等步骤。当然坏处也是模糊了Level边界，这样在加载进一个Level之后，之后再动态释放，就需要再重新再从整体中抽离出部分来释放，这个筛选过程也会产生比较大的损耗。试着去理解UE的权衡，应该是尽量的把损耗平摊（这里是把Level加载释放的损耗尽量减小），才不会产生比较大的帧率波动，让玩家感觉到卡帧。
总结
Level作为Actor的容器，同时也划分了World，一方面支持了Level的动态加载，另一方面也允许了团队的实时协作，大家可以同时并行编辑不同的Level。一般而言，一个玩家从游戏开始到结束，UE会创造一个GameWorld给玩家并一直存在。玩家切换场景或关卡，也只是在这个World中加载释放不同的Level。既然Level拥有了管理者（LevelScriptActor），玩家可以编写特定关卡的逻辑，那么我们能否对World这种层次编写逻辑呢？答案是肯定的，不过本文篇幅有限，敬请期待下篇。
下篇：GamePlayer架构（三）WorldContext，GameInstance，Engine
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