Unity Cho Người Mới #5: Design Patterns — Singleton, Observer & Object Pool

Tại sao cần Design Patterns?

Bạn đã biết cách di chuyển, va chạm, bắn đạn, làm UI. Nhưng khi game lớn lên — 50 scripts, 200 prefabs, 10 systems — code bắt đầu rối. Các systems phụ thuộc chồng chéo, sửa chỗ này hỏng chỗ kia.

Design patterns giải quyết vấn đề này. Chúng là giải pháp đã được chứng minh cho các vấn đề kiến trúc phổ biến.

Singleton — Đảm bảo chỉ có 1 instance

Vấn đề

GameManager, AudioManager, UIManager — các hệ thống toàn cục chỉ nên tồn tại duy nhất 1 instance. Và các scripts khác cần truy cập chúng dễ dàng.

Implementation

public class GameManager : MonoBehaviour
{
    public static GameManager Instance { get; private set; }

    public int Score { get; private set; }
    public bool IsGameOver { get; private set; }

    void Awake()
    {
        // Nếu đã có instance khác → hủy bản thân
        if (Instance != null && Instance != this)
        {
            Destroy(gameObject);
            return;
        }

        Instance = this;
        DontDestroyOnLoad(gameObject);  // sống qua scene transitions
    }

    public void AddScore(int points)
    {
        if (IsGameOver) return;
        Score += points;
        Debug.Log($"Score: {Score}");
    }

    public void GameOver()
    {
        IsGameOver = true;
        Debug.Log("GAME OVER!");
    }
}

Sử dụng từ bất kỳ script nào

// Trong PlayerController, EnemyAI, UI, bất kỳ đâu:
GameManager.Instance.AddScore(100);

if (GameManager.Instance.IsGameOver)
    return;

Generic Singleton (tái sử dụng)

public class Singleton<T> : MonoBehaviour where T : MonoBehaviour
{
    public static T Instance { get; private set; }

    protected virtual void Awake()
    {
        if (Instance != null && Instance != this)
        {
            Destroy(gameObject);
            return;
        }
        Instance = (T)(MonoBehaviour)this;
        DontDestroyOnLoad(gameObject);
    }
}

// Sử dụng:
public class AudioManager : Singleton<AudioManager>
{
    public void PlaySFX(AudioClip clip) { /* ... */ }
}

public class UIManager : Singleton<UIManager>
{
    public void ShowDamageNumber(Vector3 pos, int dmg) { /* ... */ }
}

Cẩn thận với Singleton

• Dùng ít nhất có thể — chỉ cho managers thực sự global
• Tạo dependency ẩn — code phụ thuộc Singleton mà không rõ ràng
• Khó test — coupling chặt
• OK cho: GameManager, AudioManager, InputManager
• KHÔNG OK cho: Player, Enemy, Weapon — dùng references thay thế

Observer Pattern — Event System

Vấn đề

Player chết → UI hiện "Game Over", Audio phát nhạc buồn, Enemy dừng AI, Camera shake. Nếu Player script gọi trực tiếp từng hệ thống:

// BAD — Player biết quá nhiều về các hệ thống khác
void Die()
{
    uiManager.ShowGameOver();
    audioManager.PlayDeathMusic();
    enemyManager.StopAllAI();
    cameraController.Shake();
    particleManager.PlayDeathVFX();
}

Thêm hệ thống mới? Phải sửa Player script. Xóa hệ thống? Player script lỗi.

Giải pháp: Events

using System;

public class PlayerHealth : MonoBehaviour
{
    // Khai báo events
    public event Action<int, int> OnHealthChanged;  // (current, max)
    public event Action OnDeath;

    [SerializeField] private int maxHealth = 100;
    private int currentHealth;

    void Start()
    {
        currentHealth = maxHealth;
    }

    public void TakeDamage(int amount)
    {
        currentHealth -= amount;
        if (currentHealth < 0) currentHealth = 0;

        // Fire event — ai đăng ký sẽ nhận thông báo
        OnHealthChanged?.Invoke(currentHealth, maxHealth);

        if (currentHealth <= 0)
            OnDeath?.Invoke();
    }

    public void Heal(int amount)
    {
        currentHealth += amount;
        if (currentHealth > maxHealth) currentHealth = maxHealth;
        OnHealthChanged?.Invoke(currentHealth, maxHealth);
    }
}

Subscribers — Các hệ thống lắng nghe

public class HealthBarUI : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private PlayerHealth playerHealth;
    [SerializeField] private Image fillImage;

    void OnEnable()
    {
        playerHealth.OnHealthChanged += UpdateBar;
        playerHealth.OnDeath += ShowDeathUI;
    }

    void OnDisable()
    {
        playerHealth.OnHealthChanged -= UpdateBar;
        playerHealth.OnDeath -= ShowDeathUI;
    }

    void UpdateBar(int current, int max)
    {
        fillImage.fillAmount = (float)current / max;
    }

    void ShowDeathUI() => Debug.Log("[UI] Game Over Screen");
}

public class DeathAudio : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private PlayerHealth playerHealth;
    [SerializeField] private AudioClip deathSound;

    void OnEnable() => playerHealth.OnDeath += PlayDeathSound;
    void OnDisable() => playerHealth.OnDeath -= PlayDeathSound;

    void PlayDeathSound()
    {
        AudioSource.PlayClipAtPoint(deathSound, transform.position);
    }
}

Lợi ích: Player không biết gì về UI hay Audio. Thêm/xóa subscriber không ảnh hưởng Player.

Global Event Bus (nâng cao)

public static class GameEvents
{
    public static event Action<int> OnScoreChanged;
    public static event Action OnGameOver;
    public static event Action<string, int> OnEnemyKilled;
    public static event Action OnLevelComplete;

    public static void ScoreChanged(int score) => OnScoreChanged?.Invoke(score);
    public static void EnemyKilled(string name, int pts) => OnEnemyKilled?.Invoke(name, pts);
    public static void TriggerGameOver() => OnGameOver?.Invoke();
    public static void LevelCompleted() => OnLevelComplete?.Invoke();
}

// Publisher:
GameEvents.EnemyKilled("Goblin", 100);

// Subscriber (trong UI, Audio, Analytics...):
void OnEnable() => GameEvents.OnEnemyKilled += HandleEnemyKilled;
void OnDisable() => GameEvents.OnEnemyKilled -= HandleEnemyKilled;

Object Pooling — Tái sử dụng objects

Vấn đề

Bắn 500 viên đạn/phút. Mỗi viên: Instantiate() → bay → Destroy(). Liên tục allocate/deallocate bộ nhớ → garbage collection spikes → game giật.

Giải pháp: Pool

Tạo sẵn N objects, tắt đi. Cần dùng → bật lên. Dùng xong → tắt, trả về pool.

using System.Collections.Generic;

public class ObjectPool : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private GameObject prefab;
    [SerializeField] private int initialSize = 20;

    private Queue<GameObject> pool = new Queue<GameObject>();

    void Start()
    {
        // Pre-warm: tạo sẵn objects
        for (int i = 0; i < initialSize; i++)
        {
            GameObject obj = Instantiate(prefab, transform);
            obj.SetActive(false);
            pool.Enqueue(obj);
        }
    }

    public GameObject Get(Vector3 position, Quaternion rotation)
    {
        GameObject obj;

        if (pool.Count > 0)
        {
            obj = pool.Dequeue();
        }
        else
        {
            // Pool cạn → tạo thêm
            obj = Instantiate(prefab, transform);
        }

        obj.transform.position = position;
        obj.transform.rotation = rotation;
        obj.SetActive(true);
        return obj;
    }

    public void Return(GameObject obj)
    {
        obj.SetActive(false);
        pool.Enqueue(obj);
    }
}

Sử dụng

public class Shooter : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private ObjectPool bulletPool;
    [SerializeField] private Transform firePoint;

    void Update()
    {
        if (Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            GameObject bullet = bulletPool.Get(firePoint.position, firePoint.rotation);
            // Bullet script tự bay, sau đó gọi Return
        }
    }
}

public class Bullet : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private float speed = 20f;
    [SerializeField] private float lifetime = 3f;
    private ObjectPool pool;
    private float timer;

    public void SetPool(ObjectPool pool) => this.pool = pool;

    void OnEnable()
    {
        timer = lifetime;
    }

    void Update()
    {
        transform.Translate(Vector3.forward * speed * Time.deltaTime);

        timer -= Time.deltaTime;
        if (timer <= 0)
            ReturnToPool();
    }

    void OnTriggerEnter(Collider other)
    {
        // Hit something
        ReturnToPool();
    }

    void ReturnToPool()
    {
        if (pool != null)
            pool.Return(gameObject);
        else
            gameObject.SetActive(false);
    }
}

ScriptableObject — Data Container

ScriptableObject lưu data tách biệt khỏi scene. Dùng để tạo config, item database, enemy stats mà nhiều objects chia sẻ.

Tạo ScriptableObject

using UnityEngine;

[CreateAssetMenu(fileName = "NewWeapon", menuName = "Game/Weapon Data")]
public class WeaponData : ScriptableObject
{
    public string weaponName;
    public int damage;
    public float attackSpeed;
    public float range;
    public Sprite icon;
    public AudioClip attackSound;
}

Sau khi tạo script, vào Project > Chuột phải > Create > Game > Weapon Data → tạo asset.

Sử dụng

public class Weapon : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private WeaponData data;  // kéo thả asset vào Inspector

    public void Attack(IDamageable target)
    {
        target.TakeDamage(data.damage);
        AudioSource.PlayClipAtPoint(data.attackSound, transform.position);
    }

    public string GetInfo()
    {
        return $"{data.weaponName}: {data.damage} dmg, {data.attackSpeed} spd";
    }
}

Tại sao dùng ScriptableObject?

• 1 data asset, nhiều objects dùng chung — 50 goblins dùng cùng 1 GoblinData
• Thay đổi không cần sửa code — designer chỉnh stats trong Inspector
• Không gắn vào scene — dữ liệu tồn tại độc lập
• Tiết kiệm bộ nhớ — reference chung thay vì copy mỗi instance

Ví dụ: Enemy Database

[CreateAssetMenu(menuName = "Game/Enemy Data")]
public class EnemyData : ScriptableObject
{
    public string enemyName;
    public int maxHealth;
    public int damage;
    public float moveSpeed;
    public int expReward;
    public GameObject prefab;
}

// Spawner dùng danh sách EnemyData
public class WaveSpawner : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private EnemyData[] waveEnemies;

    public void SpawnWave()
    {
        foreach (EnemyData data in waveEnemies)
        {
            GameObject enemy = Instantiate(data.prefab, GetRandomPosition(), Quaternion.identity);
            enemy.GetComponent<EnemyController>().Initialize(data);
        }
    }
}

Kết Hợp: Mini Game Architecture

Managers/
├── GameManager (Singleton) — game state, score, flow
├── AudioManager (Singleton) — SFX, music
├── UIManager (Singleton) — HUD updates
│
Events/
├── GameEvents (static) — OnScoreChanged, OnEnemyKilled, OnGameOver
│
Data/
├── WeaponData (ScriptableObject) — stats cho từng weapon
├── EnemyData (ScriptableObject) — stats cho từng enemy type
│
Pools/
├── BulletPool (ObjectPool) — tái sử dụng đạn
├── VFXPool (ObjectPool) — tái sử dụng particle effects
│
Gameplay/
├── PlayerController — movement, input
├── PlayerHealth — HP, events OnDeath/OnHealthChanged
├── EnemyAI — patrol, chase, attack
├── Weapon — dùng WeaponData, fire bullets từ pool

Flow: Player bắn → Weapon lấy bullet từ Pool → Bullet hit Enemy → Enemy fire GameEvents.EnemyKilled → UI cập nhật score, Audio phát sound, Spawner spawn thêm. Không ai phụ thuộc trực tiếp vào ai.

Bài Tập

Bài 1: Audio Singleton Tạo AudioManager (Singleton) với methods: PlaySFX(AudioClip), PlayMusic(AudioClip), SetVolume(float). Persist qua scenes. Gọi từ PlayerController và UI buttons.

Bài 2: Event-Driven Game Tạo mini game: player di chuyển, nhặt coins (trigger). Dùng events: OnCoinCollected(int value) → UI cập nhật score, Audio phát sound, SpawnManager spawn coin mới ở vị trí random.

Bài 3: Bullet Hell với Object Pool Tạo boss bắn 3 pattern đạn (thẳng, xoay, spread). Tất cả đạn dùng chung ObjectPool. Đạn bay ra, hit player hoặc hết lifetime → trả về pool. Target: 200+ đạn cùng lúc không giật.

Bài trước: Unity #4: UI

Chúc mừng bạn đã hoàn thành cả 2 series! Từ C# zero đến Unity design patterns — bạn đã có đủ nền tảng để bắt đầu xây dựng game thực tế. Tiếp theo, hãy bắt tay vào làm game đầu tiên của riêng bạn!