UE4 中通过单例类实现全局数据管理

前言

单例模式（Singleton Pattern）是最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

一、前期准备

Unreal Engine 4.25.4

Visual Studio 2019

新建空白关卡和对应的用户控件。如何新建关卡可以参考以下视频

新关卡一片黑？初学者必知的UE4新建关卡时的一些设置【虚幻引擎】。

控件 UI 的摆放如下图所示，一个蓝色按钮和一个红色按钮，下面对应是蓝色方和红色方的比分。

然后修改关卡蓝图，将 UMG 添加到视口。

最后启动运行关卡，预期能看到以下画面。

二、C 代码

新建 C 类，注意需要打开 显示所有类，继承自 Object 父类，并将生成的类命名为 Singleton，如下图所示。

编辑源码如下，需要注意的是由于反射机制， ue4 中的构造函数没办法转为私有。

代码语言：c 复制

// Singleton.h
#pragma once

#include "CoreMinimal.h"
#include "UObject/NoExportTypes.h"
#include "HAL/ThreadingBase.h"
#include "Singleton.generated.h"

/**
 *
 */
UCLASS(BlueprintType, Blueprintable)
class SINGLETONOBJECT_API USingleton : public UObject
{
    GENERATED_BODY()

public:
    UFUNCTION(BlueprintCallable) // 蓝图可调用
        static USingleton* GetSingletonObjectIns();

    UFUNCTION(BlueprintCallable)
        void InitializeObject(); // 初始化

    UFUNCTION(BlueprintCallable)
        void AddBlueScore();

    UFUNCTION(BlueprintCallable)
        int GetBlueScore();

    UFUNCTION(BlueprintCallable)
        void AddRedScore();

    UFUNCTION(BlueprintCallable)
        int GetRedScore();

private:
    static FCriticalSection Mutex;          // 锁
    static USingleton* SingletonInstance;

    int BlueScore;
    int RedScore;

};

// Singleton.cpp
#include "Singleton.h"

USingleton* USingleton::GetSingletonObjectIns()
{
    FScopeLock ScopeLock(&Mutex);
    if (SingletonInstance == nullptr)
    {
        SingletonInstance = NewObject<USingleton>();
        SingletonInstance->InitializeObject();
    }
    return SingletonInstance;
}

void USingleton::InitializeObject()
{
    this->BlueScore = 0;
    this->RedScore = 0;
}

void USingleton::AddBlueScore()
{
      this->BlueScore;
}

int USingleton::GetBlueScore()
{
    return this->BlueScore;
}

void USingleton::AddRedScore()
{
      this->RedScore;
}

int USingleton::GetRedScore()
{
    return this->RedScore;
}

实现单例类后，我们还需要继承实现 GameInstance，这是必要的一步，因为 GameInstance 的生命周期贯穿游戏始终，否则单例类变量会在关卡切换是被系统销毁回收。以下演示了如何新建一个 GameInstance，并且将单例类作为其的私有属性成员。

代码语言：c 复制

// MyGameInstance.h
#pragma once

#include "CoreMinimal.h"
#include "Engine/GameInstance.h"
#include "Singleton.h"
#include "MyGameInstance.generated.h"

/**
 *
 */
UCLASS()
class SINGLETONOBJECT_API UMyGameInstance : public UGameInstance
{
    GENERATED_BODY()

public:
    UMyGameInstance();

    UFUNCTION()
        void StartGameInstance();

private:
    USingleton* GlobalGameData;
};

// MyGameInstance.cpp
#include "MyGameInstance.h"

FCriticalSection USingleton::Mutex;
USingleton* USingleton::SingletonInstance = nullptr;

UMyGameInstance::UMyGameInstance()
{
    GlobalGameData = USingleton::GetSingletonObjectIns();
}

void UMyGameInstance::StartGameInstance()
{
    Super::StartGameInstance();
}

三、蓝图引用单例类

编写完成单例类后，具体该如何调用呢？

有两种方式，一种是 C 代码调用，另一种是蓝图调用。

C 调用很简单，一行代码即可。

代码语言：c 复制

USingleton* SIngletonRef = USingleton::GetSingletonObjectIns();

接下来展示如何通过外部蓝图调用，在空间蓝图中编写逻辑如下。

编写完成后，保存并编译，接下来启动关卡，预期效果如下图所示。每点击一次蓝色按钮，蓝色比分加一；每点击一次红色按钮，红色比分加一。

Reference

Global Data Access, Data Storage Class Accessible From Any CPP or BP Class During Runtime - Old UE4 Wiki
UE4[C ]在虚幻引擎实现单例模式 - 知乎
[UE4]线程锁FScopeLock用法_玄冬Wong的博客-CSDN博客

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