概述

Slate系统是UE的一套UI解决方案,UMG系统也是依赖Slate系统实现的。

问题:

  • Slate系统是如何组织的?

    • 控件树的父子关系是如何绑定的?
  • Slate系统是如何渲染的?
    • slate渲染结构和流程是如何组织的?
    • 如何进行合批?

结构

SWidget控件类型

SWidget是Slate系统中所有控件的父类。

控件有三种类型。

叶控件 - 不带子槽的控件。如显示一块文本的 STextBlock。其原生便了解如何绘制文本。

面板 - 子槽数量为动态的控件。如垂直排列任意数量子项,形成一些布局规则的 SVerticalBox。

合成控件 - 子槽显式命名、数量固定的控件。如拥有一个名为 Content 的槽(包含按钮中所有控件)的 SButton。

-- 官方文档

也有一些其他控件直接继承自SWidget,情况比较特殊,暂时忽略。

SWidget 控件树实现

上述控件三种类型中,其中SPanel、SCompoundWidget可以作为父节点,控件之间的父子关系是依赖Slot实现的。父控件引用Slot,Slot引用子控件并且保留子控件相对于父控件的布局信息。UMG的控件树的实现方式类似,以UCanvasPanel为例:

UCanvasPanel 控件树相关源码分析

相关类图

  • UCanvasPanel有一个SConsntraintCanvas的引用,UCanvasPanel功能依赖SConsntraintCanvas实现。(组合关系)
Class UMG_API UCanvasPanel : public UPanelWidget
{
// ...
protected:
TSharedPtr<class SConstraintCanvas> MyCanvas;
// ...
}
  • UCanvasPanel有一个Slot容器,AddChild会生成Slot并与Child互相绑定引用,然后把Slot放入Slot容器。
UCanvasPanelSlot* UCanvasPanel::AddChildToCanvas(UWidget* Content)
{
return Cast<UCanvasPanelSlot>( Super::AddChild(Content) );
}
class UMG_API UPanelWidget : public UWidget
{
// ...
protected:
TArray<UPanelSlot*> Slots;
// ...
} UPanelSlot* UPanelWidget::AddChild(UWidget* Content)
{
// ...
UPanelSlot* PanelSlot = NewObject<UPanelSlot>(this, GetSlotClass(), NAME_None, NewObjectFlags);
PanelSlot->Content = Content;
PanelSlot->Parent = this; Content->Slot = PanelSlot; Slots.Add(PanelSlot); OnSlotAdded(PanelSlot); InvalidateLayoutAndVolatility(); return PanelSlot;
}
  • 当UCanvasPanel增加一个UCanvasPanelSlot,其SConstraintCanvas引用也响应的添加一个FSlot(SConstraintCanvas::FSlot),且UCanvasPanelSlot保存FSlot的引用。
void UCanvasPanel::OnSlotAdded(UPanelSlot* InSlot)
{
// Add the child to the live canvas if it already exists
if ( MyCanvas.IsValid() )
{
CastChecked<UCanvasPanelSlot>(InSlot)->BuildSlot(MyCanvas.ToSharedRef());
}
}
class UMG_API UCanvasPanelSlot : public UPanelSlot
{
// ...
private:
SConstraintCanvas::FSlot* Slot;
// ...
} void UCanvasPanelSlot::BuildSlot(TSharedRef<SConstraintCanvas> Canvas)
{
Slot = &Canvas->AddSlot()
[
Content == nullptr ? SNullWidget::NullWidget : Content->TakeWidget()
]; SynchronizeProperties();
}
class SLATE_API SConstraintCanvas : public SPanel
{
public:
class FSlot : public TSlotBase<FSlot> { /* Offset,Anchors,Alignment 等布局数据... */ }
// ...
protected:
TPanelChildren< FSlot > Children;
// ...
public:
FSlot& AddSlot()
{
Invalidate(EInvalidateWidget::Layout); SConstraintCanvas::FSlot& NewSlot = *(new FSlot());
this->Children.Add( &NewSlot );
return NewSlot;
}
// ...
}
  • 当修改UCanvasPanelSlot的属性时,通用引用也修改了SConstraintCanvas::FSlot对应的属性。
void UCanvasPanelSlot::SetOffsets(FMargin InOffset)
{
LayoutData.Offsets = InOffset;
if ( Slot )
{
Slot->Offset(InOffset);
}
}

渲染

Slate渲染由Game线程驱动,收集渲染单元并转换成渲染参数打包推送到渲染线程,渲染线程依据渲染参数分批生成RHICommand,RHIConmand调用图形库API设置渲染状态和绘制。

  • RHICommand是多态的,提供了OpenGL,D3D,Vulkan等多个图像库对应的子类。

渲染流程图

渲染相关类图

FSlateApplication::PrivateDrawWindows

遍历所有Window,收集渲染图元信息。

FSlateApplication::DrawPrepass

对控件树进行中序遍历,缓存每个控件的DesiredSize,给后面DrawWindowAndChildren遍历时使用。ComputeDesiredSize行为是多态的,例如:

  • SImage 依据ImageBrush->ImageSize计算。
  • SConstraintCanvas 依据子控件布局计算。

FSlateApplication::DrawWindowAndChildren

从树根开始,依据每个节点的遍历策略遍历,调用Paint函数收集图元信息保存在上下文中。OnPaint行为是多态的,例如:

  • SConstraintCanvas 先遍历计算孩子的布局信息,再遍历孩子的Paint方法。
  • SImage 会调用FSlateDrawElement::MakeBox等方法计算计算自身的图元信息保存在上下文中。

FDrawWindowArgs

  • FSlateDrawBuffer 负载所有Window的图元信息。
  • FSlateWindowElementList 负载Window内所有图元信息。
  • FSlateDrawElement 负载一个元素的图元信息

以SImage的OnPaint为例:

void FSlateApplication::DrawWindowAndChildren( const TSharedRef<SWindow>& WindowToDraw, FDrawWindowArgs& DrawWindowArgs )
{
// ...
FSlateWindowElementList& WindowElementList = DrawWindowArgs.OutDrawBuffer.AddWindowElementList(WindowToDraw);
// ...
MaxLayerId = WindowToDraw->PaintWindow(
GetCurrentTime(),
GetDeltaTime(),
WindowElementList,
FWidgetStyle(),
WindowToDraw->IsEnabled());
// ...
}
int32 SImage::OnPaint( const FPaintArgs& Args, const FGeometry& AllottedGeometry, const FSlateRect& MyCullingRect, FSlateWindowElementList& OutDrawElements, int32 LayerId, const FWidgetStyle& InWidgetStyle, bool bParentEnabled ) const
{
// ...
FSlateDrawElement::MakeBox(OutDrawElements, LayerId, AllottedGeometry.ToPaintGeometry(), ImageBrush, DrawEffects, FinalColorAndOpacity);
// ...
return LayerId;
}
FSlateDrawElement& FSlateDrawElement::MakeBoxInternal(
FSlateWindowElementList& ElementList,
uint32 InLayer,
const FPaintGeometry& PaintGeometry,
const FSlateBrush* InBrush,
ESlateDrawEffect InDrawEffects,
const FLinearColor& InTint
)
{
EElementType ElementType = (InBrush->DrawAs == ESlateBrushDrawType::Border) ? EElementType::ET_Border : EElementType::ET_Box; FSlateDrawElement& Element = ElementList.AddUninitialized(); const FMargin& Margin = InBrush->GetMargin();
FSlateBoxPayload& BoxPayload = ElementList.CreatePayload<FSlateBoxPayload>(Element); Element.Init(ElementList, ElementType, InLayer, PaintGeometry, InDrawEffects); BoxPayload.SetTint(InTint);
BoxPayload.SetBrush(InBrush); return Element;
}

SImage调用了FSlateDrawElement::MakeBox令FSlateWindowElementList增加一个FSlateDrawElement并将自身的图元信息保存其中。

FSlateRHIRenderer::DrawWindows_Private

  • 调用FSlateElementBatcher::AddElements生成渲染参数(顶点数组,索引数组,shader相关参数...)
  • 生成渲染命令闭包放到RHI渲染命令队列中,供渲染线程取出调用。
void FSlateRHIRenderer::DrawWindows_Private(FSlateDrawBuffer& WindowDrawBuffer)
{
// ...
for (int32 ListIndex = 0; ListIndex < WindowElementLists.Num(); ++ListIndex)
{
// ...
ElementBatcher->AddElements(ElementList);
// ... // ...
if (GIsClient && !IsRunningCommandlet() && !GUsingNullRHI)
{
ENQUEUE_RENDER_COMMAND(SlateDrawWindowsCommand)(
[Params, ViewInfo](FRHICommandListImmediate& RHICmdList)
{
Params.Renderer->DrawWindow_RenderThread(RHICmdList, *ViewInfo, *Params.WindowElementList, Params);
}
);
}
// ...
}

FSlateElementBatcher::AddElements

将 FSlateApplication::PrivateDrawWindows 阶段生成的 FSlateDrawElement 所负载的图元信息,转换成渲染所需的参数封装到FSlateRenderBatch中,放入FSlateWindowElementList的FSlateBatchData成员中,对于缓存/未缓存的数据有不同的处理策略:

void FSlateElementBatcher::AddElements(FSlateWindowElementList& WindowElementList)
{
// ...
AddElementsInternal(WindowElementList.GetUncachedDrawElements(), ViewportSize); // ...
const TArrayView<FSlateCachedElementData* const> CachedElementDataList = WindowElementList.GetCachedElementDataList(); if(CachedElementDataList.Num())
{
for (FSlateCachedElementData* CachedElementData : CachedElementDataList)
{
AddCachedElements(*CachedElementData, ViewportSize);
}
}
// ...
}
  • 未缓存的调用AddElements,AddElements调用AddElementsInternal生成和封装渲染参数,放入FSlateWindowElementList的FSlateBatchData成员中。
void FSlateElementBatcher::AddElementsInternal(const FSlateDrawElementArray& DrawElements, const FVector2D& ViewportSize)
{
for (const FSlateDrawElement& DrawElement : DrawElements)
{
switch ( DrawElement.GetElementType() )
{
case EElementType::ET_Box:
{
SCOPED_NAMED_EVENT_TEXT("Slate::AddBoxElement", FColor::Magenta);
STAT(ElementStat_Boxes++);
DrawElement.IsPixelSnapped() ? AddBoxElement<ESlateVertexRounding::Enabled>(DrawElement) : AddBoxElement<ESlateVertexRounding::Disabled>(DrawElement);
}
// ...
}
}
template<ESlateVertexRounding Rounding>
void FSlateElementBatcher::AddBoxElement(const FSlateDrawElement& DrawElement)
{
const FSlateBoxPayload& DrawElementPayload = DrawElement.GetDataPayload<FSlateBoxPayload>();
const FColor Tint = PackVertexColor(DrawElementPayload.GetTint());
const FSlateRenderTransform& ElementRenderTransform = DrawElement.GetRenderTransform();
// ... RenderBatch.AddVertex( FSlateVertex::Make<Rounding>( RenderTransform, FVector2D( Position.X, Position.Y ), LocalSize, DrawScale, FVector4(StartUV, Tiling), Tint ) ); //0
RenderBatch.AddVertex( FSlateVertex::Make<Rounding>( RenderTransform, FVector2D( Position.X, TopMarginY ), LocalSize, DrawScale, FVector4(FVector2D( StartUV.X, TopMarginV ), Tiling), Tint ) ); //1
// ... RenderBatch.AddIndex( IndexStart + 0 );
RenderBatch.AddIndex( IndexStart + 1 );
// ...
}
  • 已缓存的调用AddCachedElements:

    • 遍历 ListsWithNewData 中的FSlateDrawElement,调用AddElementsInternal生成和封装渲染参数,放入FSlateWindowElementList的FSlateBatchData成员中。
    • 直接将 CachedElementData 中所有FSlateRenderBatch放入FSlateWindowElementList的FSlateBatchData成员中。
void FSlateElementBatcher::AddCachedElements(FSlateCachedElementData& CachedElementData, const FVector2D& ViewportSize)
{
// ...
for (FSlateCachedElementList* List : CachedElementData.ListsWithNewData)
{
// ...
AddElementsInternal(List->DrawElements, ViewportSize);
// ...
}
// ...
BatchData->AddCachedBatches(CachedElementData.GetCachedBatches());
// ...
}

DrawWindow_RenderThread

合并和处理批次,提交渲染参数,调用渲染相关API进行绘制。

void FSlateRHIRenderer::DrawWindow_RenderThread(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, FViewportInfo& ViewportInfo, FSlateWindowElementList& WindowElementList, const struct FSlateDrawWindowCommandParams& DrawCommandParams)
{
// ...
RenderingPolicy->BuildRenderingBuffers(RHICmdList, BatchData); // ...
RenderingPolicy->DrawElements
(
RHICmdList,
BackBufferTarget,
BackBuffer,
PostProcessBuffer,
ViewportInfo.bRequiresStencilTest ? ViewportInfo.DepthStencil : EmptyTarget,
BatchData.GetFirstRenderBatchIndex(),
BatchData.GetRenderBatches(),
RenderParams
); // ...
RHICmdList.EndDrawingViewport(ViewportInfo.ViewportRHI, true, DrawCommandParams.bLockToVsync);
// ...
}

FSlateRHIRenderingPolicy::BuildRenderingBuffers

合并批次并收集所有batch的顶点/索引数据分别填充到数组中(方便后面一次性提交给GPU)。

void FSlateRHIRenderingPolicy::BuildRenderingBuffers(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, FSlateBatchData& InBatchData)
{
// ...
InBatchData.MergeRenderBatches(); // ...
uint32 RequiredVertexBufferSize = NumBatchedVertices * sizeof(FSlateVertex);
uint8* VertexBufferData = (uint8*)InRHICmdList.LockVertexBuffer(VertexBuffer, 0, RequiredVertexBufferSize, RLM_WriteOnly); uint32 RequiredIndexBufferSize = NumBatchedIndices * sizeof(SlateIndex);
uint8* IndexBufferData = (uint8*)InRHICmdList.LockIndexBuffer(IndexBuffer, 0, RequiredIndexBufferSize, RLM_WriteOnly); FMemory::Memcpy(VertexBufferData, LambdaFinalVertexData.GetData(), RequiredVertexBufferSize);
FMemory::Memcpy(IndexBufferData, LambdaFinalIndexData.GetData(), RequiredIndexBufferSize);
// ...
}
  • 调用FSlateBatchData::MergeRenderBatches设置批次顶点/索引偏移(每次绘制时按照偏移读取一段数据进行绘制)并进行合批,注意合批条件:

    • TestBatch.GetLayer() == CurBatch.GetLayer()
    • CurBatch.IsBatchableWith(TestBatch)
void FSlateBatchData::MergeRenderBatches()
{
// ...
FillBuffersFromNewBatch(CurBatch, FinalVertexData, FinalIndexData);
// ...
if (CurBatch.bIsMergable)
{
for (int32 TestIndex = BatchIndex + 1; TestIndex < BatchIndices.Num(); ++TestIndex)
{
const TPair<int32, int32>& NextBatchIndexPair = BatchIndices[TestIndex];
FSlateRenderBatch& TestBatch = RenderBatches[NextBatchIndexPair.Key];
if (TestBatch.GetLayer() != CurBatch.GetLayer())
{
// none of the batches will be compatible since we encountered an incompatible layer
break;
}
else if (!TestBatch.bIsMerged && CurBatch.IsBatchableWith(TestBatch))
{
CombineBatches(CurBatch, TestBatch, FinalVertexData, FinalIndexData); check(TestBatch.NextBatchIndex == INDEX_NONE); }
}
}
// ...
} void FSlateBatchData::FillBuffersFromNewBatch(FSlateRenderBatch& Batch, FSlateVertexArray& FinalVertices, FSlateIndexArray& FinalIndices)
{
if(Batch.HasVertexData())
{
const int32 SourceVertexOffset = Batch.VertexOffset;
const int32 SourceIndexOffset = Batch.IndexOffset; // At the start of a new batch, just direct copy the verts
// todo: May need to change this to use absolute indices
Batch.VertexOffset = FinalVertices.Num();
Batch.IndexOffset = FinalIndices.Num(); FinalVertices.Append(&(*Batch.SourceVertices)[SourceVertexOffset], Batch.NumVertices);
FinalIndices.Append(&(*Batch.SourceIndices)[SourceIndexOffset], Batch.NumIndices);
}
}
bool IsBatchableWith(const FSlateRenderBatch& Other) const
{
return
ShaderResource == Other.ShaderResource
&& DrawFlags == Other.DrawFlags
&& ShaderType == Other.ShaderType
&& DrawPrimitiveType == Other.DrawPrimitiveType
&& DrawEffects == Other.DrawEffects
&& ShaderParams == Other.ShaderParams
&& InstanceData == Other.InstanceData
&& InstanceCount == Other.InstanceCount
&& InstanceOffset == Other.InstanceOffset
&& DynamicOffset == Other.DynamicOffset
&& CustomDrawer == Other.CustomDrawer
&& SceneIndex == Other.SceneIndex
&& ClippingState == Other.ClippingState;
}

FRHICommandList::BeginDrawingViewport

调用FRHICommandListImmediate::ImmediateFlush提交上文提到的所有顶点/索引数组等渲染状态信息。

void FRHICommandList::BeginDrawingViewport(FRHIViewport* Viewport, FRHITexture* RenderTargetRHI)
{
// ...
FRHICommandListExecutor::GetImmediateCommandList().ImmediateFlush(EImmediateFlushType::FlushRHIThread);
// ...
}
FORCEINLINE_DEBUGGABLE void FRHICommandListImmediate::ImmediateFlush(EImmediateFlushType::Type FlushType)
{
// ...
GRHICommandList.ExecuteList(*this); // 执行并销毁所有命令
// ...
}

FSlateRHIRenderingPolicy::DrawElements

为每一个批次生成渲染状态信息和绘制相关RHI命令。

void FSlateRHIRenderingPolicy::DrawElements(
FRHICommandListImmediate& RHICmdList,
FSlateBackBuffer& BackBuffer,
FTexture2DRHIRef& ColorTarget,
FTexture2DRHIRef& PostProcessTexture,
FTexture2DRHIRef& DepthStencilTarget,
int32 FirstBatchIndex,
const TArray<FSlateRenderBatch>& RenderBatches,
const FSlateRenderingParams& Params)
{
// ...
while (NextRenderBatchIndex != INDEX_NONE)
{
// ...
RHICmdList.SetStreamSource(0, VertexBufferPtr->VertexBufferRHI, RenderBatch.VertexOffset * sizeof(FSlateVertex));
RHICmdList.DrawIndexedPrimitive(IndexBufferPtr->IndexBufferRHI, 0, 0, RenderBatch.NumVertices, RenderBatch.IndexOffset, PrimitiveCount, RenderBatch.InstanceCount);
// ...
}
// ...
}

FRHICommandList::EndDrawingViewport

再次调用FRHICommandListImmediate::ImmediateFlush执行并销毁所有命令,调用图形库API提交所有渲染状态和绘制命令。

FD3D11DynamicRHI::RHIDrawIndexedPrimitive

绘制命令调用FD3D11DynamicRHI::RHIDrawIndexedPrimitive最终调到ID3D11DeviceContext::DrawIndexed调用图形库API进行绘制。

拓展阅读

UE4.25 Slate源码解读的更多相关文章

  1. AFNetworking 3.0 源码解读 总结(干货)(下)

    承接上一篇AFNetworking 3.0 源码解读 总结(干货)(上) 21.网络服务类型NSURLRequestNetworkServiceType 示例代码: typedef NS_ENUM(N ...

  2. YYModel 源码解读(二)之NSObject+YYModel.h (1)

    本篇文章主要介绍 _YYModelPropertyMeta 前边的内容 首先先解释一下前边的辅助函数和枚举变量,在写一个功能的时候,这些辅助的东西可能不是一开始就能想出来的,应该是在后续的编码过程中 ...

  3. AfNetworking 3.0源码解读

    做ios开发,AFNetworking 这个网络框架肯定都非常熟悉,也许我们平时只使用了它的部分功能,而且我们对它的实现原理并不是很清楚,就好像总是有一团迷雾在眼前一样. 接下来我们就非常详细的来读一 ...

  4. go语言nsq源码解读八 http.go、http_server.go

    这篇讲另两个文件http.go.http_server.go,这两个文件和第六讲go语言nsq源码解读六 tcp.go.tcp_server.go里的两个文件是相对应的.那两个文件用于处理tcp请求, ...

  5. go语言 nsq源码解读三 nsqlookupd源码nsqlookupd.go

    从本节开始,将逐步阅读nsq各模块的代码. 读一份代码,我的思路一般是: 1.了解用法,知道了怎么使用,对理解代码有宏观上有很大帮助. 2.了解各大模块的功能特点,同时再想想,如果让自己来实现这些模块 ...

  6. jdk1.8.0_45源码解读——HashSet的实现

    jdk1.8.0_45源码解读——HashSet的实现 一.HashSet概述 HashSet实现Set接口,由哈希表(实际上是一个HashMap实例)支持.主要具有以下的特点: 不保证set的迭代顺 ...

  7. jdk1.8.0_45源码解读——HashMap的实现

    jdk1.8.0_45源码解读——HashMap的实现 一.HashMap概述 HashMap是基于哈希表的Map接口实现的,此实现提供所有可选的映射操作.存储的是<key,value>对 ...

  8. Webpack探索【16】--- 懒加载构建原理详解(模块如何被组建&如何加载)&源码解读

    本文主要说明Webpack懒加载构建和加载的原理,对构建后的源码进行分析. 一 说明 本文以一个简单的示例,通过对构建好的bundle.js源码进行分析,说明Webpack懒加载构建原理. 本文使用的 ...

  9. SpringMVC源码解读 - RequestMapping注解实现解读

    SpringMVC源码解读 - RequestMapping注解实现解读 - RequestCondition体系  https://www.cnblogs.com/leftthen/p/520840 ...

随机推荐

  1. 万字长文详解HBase读写性能优化

    一.HBase 读优化 1. HBase客户端优化 和大多数系统一样,客户端作为业务读写的入口,姿势使用不正确通常会导致本业务读延迟较高实际上存在一些使用姿势的推荐用法,这里一般需要关注四个问题: 1 ...

  2. 【算法】插入排序(Insertion Sort)(三)

    插入排序(Insertion Sort) 插入排序(Insertion-Sort)的算法描述是一种简单直观的排序算法.它的工作原理是通过构建有序序列,对于未排序数据,在已排序序列中从后向前扫描,找到相 ...

  3. [codeforces] 暑期训练之打卡题(一)

    每个标题都做了题目原网址的超链接 Day1<Vanya and Lanterns> 题意: 一条长度为 l 的街道,在这条街道上放置了n个相同的灯,街道一端位置记为0,每个灯的位置在ai处 ...

  4. npm删除依赖包

    第一种办法删除全部依赖包 npm uninstall *( 删除指定的依赖包 npm uninstall xxx删除全局的指定依赖 npm uninstall xxx -gxxx为依赖名称)清缓存 n ...

  5. 面试官:Netty心跳检测机制是什么,怎么自定义检测间隔时间?

    哈喽!大家好,我是小奇,一位热爱分享的程序员 小奇打算以轻松幽默的对话方式来分享一些技术,如果你觉得通过小奇的文章学到了东西,那就给小奇一个赞吧 文章持续更新 一.前言 书接上回,昨天在地里干了一天的 ...

  6. Linux 中递归删除文件

    递归删除当前目录下以 .json 结尾的文件 find . -name "*.json" | xargs rm -f find . -name "*.json" ...

  7. 【freertos】011-信号量、互斥量及优先级继承机制源码分析

    目录 前言 11.1 任务同步 11.2 信号量概念 11.3 二值信号量 11.3.1 二值信号量概念 11.3.2 优先级翻转 11.3.3 二值信号量运作机制 11.4 计数信号量 11.4.1 ...

  8. 使用 KubeKey 搭建 Kubernetes/KubeSphere 环境的"心路(累)历程"

    目录 今天要干嘛? 在哪里干? 从哪里开始干? 快速开干! 解决依赖问题再继续干! 如何干翻重来? 连着 KubeSphere 一起干! 干不过,输了. 重整旗鼓,继续干! 再次重整旗鼓,继续干! 一 ...

  9. mac M1 php扩展 xlswriter 编译安装爬坑记录

    电脑配置 MacBook Pro(14英寸,2021年) 系统版本 macOS Monterey 12.4 芯片 Apple M1 Pro PHP环境 MAMP Pro Version 6.6.1 ( ...

  10. 分享一个基于 netty 的 java 开源项目

    1.简介 中微子代理(neutrino-proxy)是一个基于 netty 的.开源的 java 内网穿透项目.遵循 MIT 许可,因此您可以对它进行复制.修改.传播并用于任何个人或商业行为. 2.项 ...