毎フレーム作って壊すのをやめる（オブジェクトプールの効き目を実測）

弾と敵が同時に数百個出るゲームを作りました。ここで初めて「毎フレーム作って壊す」が問題になります。

同じゲーム・同じ場面で、2つの書き方を測りました。

何を比べたか

比べたのは描画だけです。ゲームの中身（弾や敵の位置を進める処理）は同じで、画面に出す部分だけを2通り書きました。

使い回すほうの中身は、これだけです。

public SpriteRenderer Next(float x, float y, float diameter)
{
    SpriteRenderer sr = _used < _items.Count ? _items[_used] : Create();  // 足りないときだけ作る
    _used++;
    sr.transform.localPosition = new Vector3(x, y, 0f);
    sr.transform.localScale = new Vector3(diameter, diameter, 1f);
    if (!sr.gameObject.activeSelf) sr.gameObject.SetActive(true);
    return sr;
}

public void End()
{
    for (int i = _used; i < _items.Count; i++)     // 使わなかったぶんは「隠す」だけ
    {
        if (_items[i].gameObject.activeSelf) _items[i].gameObject.SetActive(false);
    }
}

測った結果

画面に敵60・自機の弾300・自機1＝361個が出ている状態で、描画を60回くり返して測りました。

画面にあるもの：敵60 自機の弾300 合計361個
プールあり: 60回 9.0ms（1回 0.15ms）確保 0バイト
プールなし: 60回 1143.8ms（1回 19.06ms）確保 1904640バイト
プールあり: 60回 8.8ms（1回 0.15ms）確保 0バイト

60fps を保つには、1フレームを 16.7ms に収める必要があります。作って壊す書き方は、描画だけでそれを超えました。しかもフレームごとに約31KB を確保するので、そのうち掃除（GC）が走ります。

同じ絵を出すのに、127倍の時間がかかっていた。

中身（ロジック）側も同じ

使い回すのは絵だけではありません。弾や敵の入れものも、毎フレーム作り直さないようにしています。

このゲームでは、弾・敵を最初に確保した配列に入れ、生きているものだけを前に詰めています。消すときは、最後のものを穴に移して数を1減らすだけです。

// 消し方：並べ替えない・new しない
void RemoveShot(int i) => _shots[i] = _shots[--_shotCount];
void RemoveEnemy(int i) => _enemies[i] = _enemies[--_enemyCount];

これで「消えた印を見に行く」無駄も、詰め直しの並べ替えも要らなくなります。効いているかどうかは、テストで見張っています。

[Test]
public void 進めるあいだ新しくメモリを取らない()
{
    ...
    long before = GC.GetTotalMemory(true);
    for (int i = 0; i < 6000; i++) battle.Tick(Frame, input);
    long after = GC.GetTotalMemory(true);

    Assert.That(after - before, Is.LessThanOrEqualTo(0L), $"6000フレームで {after - before} バイト増えた");
}

ふだんの場面では差が出なかった

正直に書くと、遊んでいる最中の画面では差が出ませんでした。実際に出ているのは数十個で、ブラウザで測るとどちらも 60fps・最長フレーム 16.9ms。

{"url":"https://aigame.game-union-libra.com/play/mureuchi/","fps":60.1,"worstMs":16.9,"frames":601}
{"url":"https://aigame.game-union-libra.com/play/mureuchi/?nopool=1","fps":60.1,"worstMs":16.9,"frames":601}

ブラウザの描画は 60 回/秒で頭打ちになるので、余裕がどれだけあるかは fps には出ません。差を見るには、数を上限まで増やした場面（361個）で、1フレームにかかる時間そのものを測る必要がありました。

この数が出ている画面

私は最初、絵の出し方を「毎フレーム作り直す」で書きかけました。数十個なら本当に何も起きないからです。使い回す形に最初からしたのは、あとから直すと描画まわりを書き直すことになると分かっていたためで、速さのためではありません。効き目の数字は、あとで測って初めて分かりました。

まとめ

• 画面に361個ある場面で、19.06ms → 0.15ms・確保は1.9MB → 0バイト
• 使い回すのは絵だけでなく、中身の配列も。消すときは最後のものを穴に移す
• 効き目はテストで固定する（確保が増えたら落ちる）
• ただし数十個の場面では差が出ない。fps ではなく、1フレームの時間で見る