[ゲームプログラミング] Game Loop パターン

パターンの一行要約

入力・更新・描画のループを安定して維持する、ゲームの中核となる実行パターンです。

Unityでの典型的な使用例

固定ステップのシミュレーションを実装する場合。
入力タイミングと描画タイミングを分離する必要がある場合。

構成要素（役割）

Input Step
Simulate Step
Render Step

Unityサンプル（C#）

以下のコードは、上で説明したシナリオに基づいた簡略化されたUnityのサンプルです。

using UnityEngine;

public sealed class FixedStepLoop : MonoBehaviour
{
    private const float SimulationStep = 1f / 60f;
    private float accumulatedDeltaTime;

    private void Update()
    {
        accumulatedDeltaTime += Time.deltaTime;
        while (accumulatedDeltaTime >= SimulationStep)
        {
            Simulate(SimulationStep);
            accumulatedDeltaTime -= SimulationStep;
        }
        float interpolationAlpha = accumulatedDeltaTime / SimulationStep;
        Render(interpolationAlpha);
    }

    private void Simulate(float deltaTime) { }

    private void Render(float interpolationAlpha) { }
}

利点

更新順序が固定されることで、シミュレーションの再現性が向上し、デバッグが安全になります。
固定ステップ更新と補間を分離することで、物理精度と描画の滑らかさのバランスを取れます。

注意点

重いフレームではwhileループが長くなりすぎ、スパイラル・オブ・デスを引き起こす可能性があります。
UpdateとFixedUpdateの責務が混在すると、入力レイテンシや物理の誤差が増加します。

相互作用図

フレーム単位で入力、シミュレーション、描画を繰り返すメインループです。

flowchart LR

  start["Frame Begin"]
  input["Poll Input"]
  fixed_step["Fixed Update / Physics"]
  game_update["Gameplay Update"]
  render["Render"]
  next["Next Frame"]

  start --> input
  input --> fixed_step
  fixed_step --> game_update
  game_update --> render
  render --> next
  next -->|loop| start