【UE4】虛幻引擎運行流程

前言

• 當前版本：4.26.2

• 本文原創

• 說明：有些名詞保持英文可能更容易理解

• 目錄

  • 游戲流程總覽

  • 各個平台啟動引擎的入口函數

  • 引擎入口函數 GuardedMain()

  • EnginePreInit 引擎預初始化

  • EngineInit 引擎初始化

  • EngineLoop 引擎主循環

  • EngineExit 引擎退出

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游戲流程總覽

• 解釋啟用引擎和運行游戲的過程。

• 此處說明兩種主要路徑：編輯器路徑、standalone 路徑。

• 事件的一般順序為初始化引擎、創建並初始化 GameInstance、加載關卡，最后開始游戲。然而在部分被調用函數的准確排序和函數被調用的位置方面，standalone 模式和編輯器模式之間存在差異。以下流程圖展示兩個平行運行的路徑，它們在游戲開始之前匯聚。
  

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各個平台啟動引擎的入口函數

• 代碼路徑：Engine\Source\Runtime\Launch\Private\

• 作為入口函數，然后進入引擎的入口函數GuardedMain。如下圖所示

  

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引擎入口函數 GuardedMain()

• 代碼路徑：Runtime/Launch/Private/Launch.cpp

• 執行引擎四大階段的流程：EnginePreInit 、EngineInit 、EngineLoop、EngineExit 。執行流程圖如下所示

  

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EnginePreInit 引擎預初始化

實際上調用 FEngineLoop::PreInit ，再調用 PreInitPreStartupScreen 和 PreInitPostStartupScreen ，從而實現許多初始化和核心模塊相關的事情

PreInitPreStartupScreen 里的執行流程

• 先進行各種初始化，如解析command參數、trace、stat（性能分析工具）、FModuleManager、IFileManager、FPlatformFileManager、各種路徑等

• 加載CoreUObject模塊，啟動FTaskGraphInterface

• 通過LoadPreInitModules()

  • 加載 Engine、Renderer、AnimGraphRuntime 模塊

  • 通過 FPlatformApplicationMisc::LoadPreInitModules()加載 D3D12RHI、D3D11RHI、OpenGLDrv等模塊（根據所在平台）

  • 加載 SlateRHIRenderer模塊（非服務器下）

  • 加載 Landscape、RenderCore 模塊

  • 加載 TextureCompressor、AudioEditor、AnimationModifiers 模塊

• 通過 FEngineLoop::AppInit() 進行

  • 本地化文本
  • Init logging to disk
  • init config system
    • 通過 FConfigCacheIni::LoadGlobalIniFile 加載Engine、Game、Input 配置文件
    • 其他配置文件還有：Editor、EditorPerProjectUserSettings、EditorSettings、EditorKeyBindings、EditorLayout、Lightmass、Scalability、Hardware、DeviceProfiles、GameUserSettings等
  • Load "asap" plugin modules，為項目和插件加載類型為 EarliestPossible 的模塊
  • 檢查項目和插件模塊數據，是否需要編譯
  • 為項目和插件加載類型為 PostConfigInit 的模塊
  • 初始化頭顯 PreInitHMDDevice();
  • 打印初始化日志
  • 初始化其他系統 FCoreDelegates::OnInit.Broadcast();

• 設置游戲主線程

• 線程池初始化（如果支持多線程）

• 異步IO系統初始化（如果支持多線程）

• 系統設置system settings和 cvar 初始化，cvar從 ini 文件獲取，含渲染參數、分辨率、窗口模式等

• Scalability系統初始化 InitScalabilitySystem()

• 渲染線程 UseRenderThread()

• 平台特定的初始化，如 FPlatformMisc::PlatformInit() 、FPlatformApplicationMisc::Init() 、FPlatformMemory::Init()

• IPlatformFeaturesModule::Get()

• 物理引擎初始化 InitGamePhys()

• 引擎本地化初始化 InitEngineTextLocalization()

• 開啟音頻線程 UseAudioThread()

• 啟動界面顯示 FPlatformSplash::Show();

• 平台應用程序創建 FSlateApplication::Create()；服務器模式下EKeys::Initialize()、FCoreStyle::ResetToDefault();

• RHI 初始化 RHIInit()

• RenderUtils初始化 RenderUtilsInit()

• FShaderCodeLibrary::InitForRuntime()

• FShaderPipelineCache::Initialize()

• Shader hash cache: InitializeShaderHashCache()

• GetRendererModule

• InitializeShaderTypes

• CompileGlobalShaderMap

• CreateMoviePlayer

• etc

PreInitPostStartupScreen 里的執行流程

• 播放啟動動畫 GetMoviePlayer()->SetupLoadingScreenFromIni()
• 加載PreEarlyLoadingScreen類型的項目模塊
  • 通過 FPreLoadScreenManager::Get()->Initialize() 調用 UGameEngine::CreateGameWindow(); 創建窗口
• Pak 文件獲取和掛載
• Config 文件獲取和參數讀取
• SlateRenderer 初始化
• 加載 AssetRegistry 模塊
• UObject classes 注冊和初始化
• PIEPreviewDeviceProfileSelector
• InitDefaultMaterials
• Initialize the texture streaming system
• 加載核心啟動模塊 LoadStartupCoreModules，包括
  • Core、Networking、Messaging
  • MRMesh、UnrealEd、EditorStyle、LandscapeEditorUtilities
  • SlateCore、Slate、SlateReflector、UMG
  • MessageLog、CollisionAnalyzer、FunctionalTesting
  • BehaviorTreeEditor、GameplayTasksEditor、StringTableEditor、VREditor、IntroTutorials、Blutility
  • Overlay、MediaAssets、ClothingSystemRuntimeNv、ClothingSystemEditor、PacketHandler、NetworkReplayStreaming
• 通過LoadStartupModules 加載PreDefault、Default、PostDefault類型的模塊
• 加載 PreLoadingScreen 類型的模塊
• 為項目和插件加載 PostEngineInit 類型的模塊
• Online模塊
• etc

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EngineInit 引擎初始化

執行GEngineLoop.Init() 。如果事編輯器會執行 EditorInit() ，本質上事執行 GEngineLoop.Init() 后再進行Editor 的一些資源加載

GEngineLoop.Init()

分析主要以Game非編輯器模式為主

• 非編輯器模式：GEngine = NewObject<UEngine>(GetTransientPackage(), EngineClass);
  編輯器模式：GEngine = GEditor = GUnrealEd = NewObject<UUnrealEdEngine>(GetTransientPackage(), EngineClass);
• GEngine->Init()
  • UGameEngine::Init() 非編輯器模式
    • UEngine::Init()
      • Subsystems 初始化 EngineSubsystemCollection.Initialize(this);
      • 頭顯設備初始化 InitializeHMDDevice();
      • 眼動追蹤設備初始化 InitializeEyeTrackingDevice();
      • FSlateSoundDevice
      • 加載引擎類 LoadObject<UClass>(UEngine::StaticClass()->GetOuter()...
      • Engine.ini LoadConfig();
      • 初始化 Object 引用 InitializeObjectReferences();
      • 為編輯器 CreateNewWorldContext()
      • InitializeAudioDeviceManager();
      • networking 相關的一些東西
      • Initialise buffer visualization system data GetBufferVisualizationData().Initialize();
      • FEngineAnalytics::Initialize();
      • 加載引擎 runtime modules：ImageWriteQueue、StreamingPauseRendering、MovieScene、MovieSceneTracks、LevelSequence
      • Finish asset manager loading AssetManager->FinishInitialLoading();
      • RecordHMDAnalytics();
    • GetGameUserSettings()->LoadSettings();
GetGameUserSettings()->ApplyNonResolutionSettings();
    • 創建 game instance
      GameInstance = NewObject<UGameInstance>(this, GameInstanceClass);
GameInstance->InitializeStandalone(); —— CreateNewWorldContext
    • GameInstance->Init();
      • OnlineSession = NewObject<UOnlineSession>(this, SpawnClass);
OnlineSession->RegisterOnlineDelegates();
      • SubsystemCollection.Initialize(this);
    • 初始化 viewport client
• 加載 PostEngineInit 類型的模塊
• GEngine->Start()
  • UGameEngine::Start() 非編輯器模式
    • GameInstance->StartGameInstance();
    • const UGameMapsSettings* GameMapsSettings = GetDefault<UGameMapsSettings>();
    • const FString& DefaultMap = GameMapsSettings->GetGameDefaultMap();
    • Engine->Browse() 服務器相關
    • UEngine->LoadMap
      • 做一些清理工作，Unload 當前world、顯示loading screen、清理 networking等
      • LoadPackage() ,加載level
      • 設置new world、CurrentWorld
        • WorldContext.SetCurrentWorld(NewWorld);
        • WorldContext.World()->WorldType = WorldContext.WorldType;
      • WorldContext.World()->InitWorld();
        • InitializeSubsystems()
        • FWorldDelegates::OnPreWorldInitialization.Broadcast(this, IVS);
        • AWorldSettings* WorldSettings = GetWorldSettings();
        • CreatePhysicsScene(WorldSettings);
        • CreateAISystem();
        • SetupParameterCollectionInstances();
        • Levels.Add( PersistentLevel );
        • 場景物理特性的一些設置，如重力、碰撞
      • 一些網絡相關如 NetDriver、listen 等
      • WorldContext.World()->SetGameMode();
      • GShaderCompilingManager->ProcessAsyncResults()
      • WorldContext.World()->CreateAISystem();
      • WorldContext.World()->InitializeActorsForPlay();
      • FNavigationSystem::AddNavigationSystemToWorld()
      • SpawnPlayActor()
      • WorldContext.World()->BeginPlay();
        • GameMode->StartPlay();
          • GameState->HandleBeginPlay();
            • GetWorldSettings()->NotifyBeginPlay();
              為每個Actor調用BeginPlay()， FActorIterator It(World); It->DispatchBeginPlay(bFromLevelLoad);
            • GetWorldSettings()->NotifyMatchStarted();
        • GetAISystem()->StartPlay();
        • PhysicsScene->OnWorldBeginPlay();
      • WorldContext.World()->bWorldWasLoadedThisTick = true;
      • WorldContext.OwningGameInstance->LoadComplete()；
• WaitForEngineLoadingScreenToFinish()
• WaitForMovieToFinish()
• 加載模塊： Media、AutomationWorker、AutomationController、ProfilerClient 、SequenceRecorder、SequenceRecorderSections
• 線程心跳包 FThreadHeartBeat::Get().Start();
• 外部分析器
• etc

EditorInit()

調用GEngineLoop.Init() 后執行

• 一些命令行、通知、消息、日志、ui等注冊
• 加載關卡 startup map
• Process global shader results before we try to render anything
• InitEngineAnalytics
• etc

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EngineLoop 引擎主循環

執行 FEngineLoop::Tick()

• TickRenderingTickables();
  Make sure something is ticking the rendering tickables in -onethread mode to avoid leaks/bugs.
• ActiveProfiler->FrameSync();
  外部分析器幀同步
• FCoreDelegates::OnBeginFrame.Broadcast();
• GLog->FlushThreadedLogs();
  刷新線程日志
• FlushRenderingCommands()
  渲染命令更新
• Scene->UpdateAllPrimitiveSceneInfos()
• BeginFrameRenderThread()
  beginning of RHI frame
• Scene->StartFrame();
• FlushPendingDeleteRHIResources_RenderThread();
  渲染線程里一些需要幀處理的任務
• 一些 stats 相關的事情
• GEngine->Tick()
  main game engine tick (world, game objects, etc.)
  • log 更新
  • CleanupGameViewport();
  • 更新 subsystems
  • FEngineAnalytics、FStudioAnalytics 的 tick() 更新
  • Context.World()->Tick()
  • USkyLightComponent::UpdateSkyCaptureContents(Context.World());
UReflectionCaptureComponent::UpdateReflectionCaptureContents(Context.World());
  • ULocalPlayer 處理
  • LevelStreaming 處理
  • FTickableGameObject::TickObjects()
  • MediaModule->TickPostEngine();
  • GameViewport->Tick(DeltaSeconds);
  • RedrawViewports();
    Render everything.
  • IStreamingManager、GameAudioDeviceManager 更新
  • 渲染線程命令相關更新 GRenderingRealtimeClock、GRenderTargetPool、FRDGBuilder、ICustomResourcePool
• GShaderCompilingManager->ProcessAsyncResults(true, false);
• GDistanceFieldAsyncQueue->ProcessAsyncTasks();
• MediaModule->TickPreSlate();
  tick media framework
• slate 的 tick 和 task
• ReplicatedProperties 屬性同步
• FTaskGraphInterface 一些並行任務的處理
• RHITick()
• 幀計數、幀間隔
• Objects 下一幀回收比標記
• FrameEndSync 幀結束同步事件
• EndFrameRenderThread()
• FCoreDelegates::OnEndFrame.Broadcast();

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EngineExit 引擎退出

• 執行 GEngineLoop.Exit() ，主要是關閉和釋放引擎的各個模塊，具體可看源碼

• 最后調用 FEngineLoop::AppExit(); 退出應用

• 源碼

  
  void FEngineLoop::Exit()
  {
  	STAT_ADD_CUSTOMMESSAGE_NAME( STAT_NamedMarker, TEXT( "EngineLoop.Exit" ) );
  	TRACE_BOOKMARK(TEXT("EngineLoop.Exit"));
  
  	GIsRunning	= 0;
  	GLogConsole	= nullptr;
  
  	IInstallBundleManager::InstallBundleCompleteDelegate.RemoveAll(this);
  
  	// shutdown visual logger and flush all data
  #if ENABLE_VISUAL_LOG
  	FVisualLogger::Get().Shutdown();
  #endif
  
  	// Make sure we're not in the middle of loading something.
  	{
  		bool bFlushOnExit = true;
  		if (GConfig)
  		{
  			FBoolConfigValueHelper FlushStreamingOnExitHelper(TEXT("/Script/Engine.StreamingSettings"), TEXT("s.FlushStreamingOnExit"), GEngineIni);
  			bFlushOnExit = FlushStreamingOnExitHelper;			
  		}
  		if (bFlushOnExit)
  		{
  	FlushAsyncLoading();
  		}
  		else
  		{
  			CancelAsyncLoading();
  		}
  	}
  
  	// Block till all outstanding resource streaming requests are fulfilled.
  	if (!IStreamingManager::HasShutdown())
  	{
  		UTexture2D::CancelPendingTextureStreaming();
  		IStreamingManager::Get().BlockTillAllRequestsFinished();
  	}
  
  #if WITH_ENGINE
  	// shut down messaging
  	delete EngineService;
  	EngineService = nullptr;
  
  	if (SessionService.IsValid())
  	{
  		SessionService->Stop();
  		SessionService.Reset();
  	}
  
  	if (GDistanceFieldAsyncQueue)
  	{
  		GDistanceFieldAsyncQueue->Shutdown();
  		delete GDistanceFieldAsyncQueue;
  	}
  #endif // WITH_ENGINE
  
  	if ( GEngine != nullptr )
  	{
  		GEngine->ReleaseAudioDeviceManager();
  	}
  
  	if ( GEngine != nullptr )
  	{
  		GEngine->PreExit();
  	}
  
  	FAudioDeviceManager::Shutdown();
  
  	// close all windows
  	FSlateApplication::Shutdown();
  
  #if !UE_SERVER
  	if ( FEngineFontServices::IsInitialized() )
  	{
  		FEngineFontServices::Destroy();
  	}
  #endif
  
  #if WITH_EDITOR
  	// These module must be shut down first because other modules may try to access them during shutdown.
  	// Accessing these modules at shutdown causes instability since the object system will have been shut down and these modules uses uobjects internally.
  	FModuleManager::Get().UnloadModule("AssetTools", true);
  
  #endif // WITH_EDITOR
  	FModuleManager::Get().UnloadModule("WorldBrowser", true);
  	FModuleManager::Get().UnloadModule("AssetRegistry", true);
  
  #if !PLATFORM_ANDROID || PLATFORM_LUMIN 	// AppPreExit doesn't work on Android
  	AppPreExit();
  
  	TermGamePhys();
  	ParticleVertexFactoryPool_FreePool();
  #else
  	// AppPreExit() stops malloc profiler, do it here instead
  	MALLOC_PROFILER( GMalloc->Exec(nullptr, TEXT("MPROF STOP"), *GLog);	);
  #endif // !ANDROID
  
  	// Stop the rendering thread.
  	StopRenderingThread();
  	
  	// Disable the PSO cache
  	FShaderPipelineCache::Shutdown();
  
  	// Close shader code map, if any
  	FShaderCodeLibrary::Shutdown();
  
  #if !PLATFORM_ANDROID || PLATFORM_LUMIN // UnloadModules doesn't work on Android
  #if WITH_ENGINE
  	// Save the hot reload state
  	IHotReloadInterface* HotReload = IHotReloadInterface::GetPtr();
  	if(HotReload != nullptr)
  	{
  		HotReload->SaveConfig();
  	}
  #endif
  
  	// Unload all modules.  Note that this doesn't actually unload the module DLLs (that happens at
  	// process exit by the OS), but it does call ShutdownModule() on all loaded modules in the reverse
  	// order they were loaded in, so that systems can unregister and perform general clean up.
  	FModuleManager::Get().UnloadModulesAtShutdown();
  #endif // !ANDROID
  
  	IStreamingManager::Shutdown();
  
  	// Tear down the RHI.
  	RHIExitAndStopRHIThread();
  
  	DestroyMoviePlayer();
  
  	// Move earlier?
  #if STATS
  	FThreadStats::StopThread();
  #endif
  
  	FTaskGraphInterface::Shutdown();
  
  	FPlatformMisc::ShutdownTaggedStorage();
  
  	TRACE_CPUPROFILER_SHUTDOWN();
  }
  

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參考

• 本文原創地址 https://www.cnblogs.com/shiroe/p/15547566.html
• 游戲流程總覽
• \UE_4.26\Engine\Source\Runtime\Launch\Private\Windows\LaunchWindows.cpp
• \UE_4.26\Engine\Source\Runtime\Launch\Private\Launch.cpp
• \UE_4.26\Engine\Source\Runtime\Launch\Private\LaunchEngineLoop.cpp
• \UE_4.26\Engine\Source\Runtime\Launch\Private\LaunchEngineLoop.cpp
• \UE_4.26\Engine\Source\Runtime\Engine\Private\GameEngine.cpp
• \UE_4.26\Engine\Source\Editor\UnrealEd\Private\UnrealEdGlobals.cpp
• \UE_4.26\Engine\Source\Runtime\Engine\Private\GameEngine.cpp