Unity Job System & Burst

Unity의 Job System은 멀티스레드 연산을 안전하게 작성할 수 있는 공식 API입니다. 여기에 Burst Compiler를 결합하면 C# 코드를 LLVM 기반 네이티브 코드로 컴파일해 SIMD 수준의 성능을 얻을 수 있습니다.

왜 Job System인가?

기존 Thread나 Task는 Unity의 주요 API(Transform, Physics 등)에 스레드 안전하게 접근할 수 없습니다. Job System은 다음을 보장합니다.

데이터 경쟁 방지 — 읽기/쓰기 선언을 컴파일 타임에 검사
Worker Thread 풀 자동 관리 — 플랫폼별 코어 수에 맞게 자동 분배
Burst 친화적 설계 — NativeContainer 기반 데이터 레이아웃

핵심 인터페이스

인터페이스	용도
`IJob`	단일 작업 단위
`IJobParallelFor`	인덱스 기반 병렬 반복
`IJobFor`	스케줄 옵션을 세밀하게 제어하는 병렬 반복

기본 사용법

IJobParallelFor — 대량 오브젝트 이동

using Unity.Collections;
using Unity.Jobs;
using UnityEngine;

// Job 구조체 — 힙 할당 없이 스택에서 동작
public struct MoveJob : IJobParallelFor
{
    public NativeArray<Vector3> positions;
    public float deltaTime;
    public float speed;

    public void Execute(int index)
    {
        positions[index] += Vector3.forward * speed * deltaTime;
    }
}

public class BulletSystem : MonoBehaviour
{
    NativeArray<Vector3> _positions;
    JobHandle _jobHandle;

    void Start()
    {
        _positions = new NativeArray<Vector3>(10000, Allocator.Persistent);
    }

    void Update()
    {
        var job = new MoveJob
        {
            positions = _positions,
            deltaTime  = Time.deltaTime,
            speed      = 20f,
        };

        // innerloopBatchCount: 한 워커에 한 번에 할당할 인덱스 수
        _jobHandle = job.Schedule(_positions.Length, 64);
    }

    void LateUpdate()
    {
        // 메인 스레드에서 결과 사용 전 반드시 Complete 호출
        _jobHandle.Complete();

        for (int i = 0; i < _positions.Length; i++)
            transform.GetChild(i).position = _positions[i];
    }

    void OnDestroy()
    {
        _jobHandle.Complete();
        _positions.Dispose();
    }
}

NativeContainer

Job System은 관리형 배열 대신 NativeContainer를 사용합니다. 관리형 메모리에 접근하면 Burst가 최적화할 수 없고, 스레드 안전성도 보장되지 않기 때문입니다.

컨테이너	특징
`NativeArray<T>`	고정 크기 배열, 가장 기본
`NativeList<T>`	동적 크기 (Unity.Collections 패키지)
`NativeHashMap<K,V>`	해시맵
`NativeQueue<T>`	선입선출 큐

Allocator 선택 기준

// Temp    — 한 프레임 이내 사용 후 Dispose
NativeArray<int> temp = new NativeArray<int>(100, Allocator.Temp);

// TempJob — Job 내부에서 사용, 4프레임 이내 Dispose
NativeArray<int> tempJob = new NativeArray<int>(100, Allocator.TempJob);

// Persistent — 장기 보관, OnDestroy에서 반드시 Dispose
NativeArray<int> persistent = new NativeArray<int>(100, Allocator.Persistent);

Burst Compiler

[BurstCompile] 어트리뷰트를 붙이면 해당 Job을 Burst가 LLVM IR로 컴파일합니다.

using Unity.Burst;
using Unity.Collections;
using Unity.Jobs;

[BurstCompile]
public struct SumJob : IJob
{
    [ReadOnly] public NativeArray<float> values;
    [WriteOnly] public NativeArray<float> result;

    public void Execute()
    {
        float sum = 0f;
        for (int i = 0; i < values.Length; i++)
            sum += values[i];
        result[0] = sum;
    }
}

Burst 주요 제약사항

제약	이유
관리형 객체 사용 불가 (`class`, `string`)	GC 힙 접근 불가
`static` 변수 읽기 제한	공유 상태 → 경쟁 조건
예외(Exception) 불가	네이티브 코드에서 CLR 예외 처리 불가
`try/catch` 불가	위와 동일
`Debug.Log` 제한	`UnityEngine.Debug`는 관리형

Debug.Log 대신 Unity.Burst.Debug 또는 BurstDiscard 어트리뷰트를 사용합니다.

[BurstCompile]
public struct DebugJob : IJob
{
    public void Execute()
    {
        // Burst 빌드 시 이 메서드 호출이 제거됨
        LogMessage();
    }

    [BurstDiscard]
    static void LogMessage() => Debug.Log("디버그 전용");
}

성능 프로파일링

Unity Profiler에서 Jobs 탭을 열면 워커 스레드별 Job 실행 시간을 확인할 수 있습니다.

Profiler → Jobs 탭 → 워커별 타임라인 확인
Burst Inspector (Jobs > Burst > Open Inspector) → 생성된 어셈블리 확인

innerloopBatchCount 튜닝

// 너무 작으면 스케줄 오버헤드 증가, 너무 크면 병렬화 효율 감소
// 일반적으로 32~128 사이에서 Profiler로 측정하며 조정
_jobHandle = job.Schedule(count, 64);

흔한 실수

// ❌ Complete 전에 NativeArray 접근 → InvalidOperationException
_jobHandle = job.Schedule(...);
Debug.Log(_positions[0]); // 위험!

// ✅ Complete 후 접근
_jobHandle.Complete();
Debug.Log(_positions[0]);

// ❌ Dispose 누락 → 메모리 누수 + 에디터 경고
// ✅ OnDestroy 또는 using 블록에서 반드시 Dispose