Entitas實現簡析

Entitas實現簡析

  這裏主要講Entitas的執行原理，不講Entitas的代碼生成方面。

ECS簡介

  ECS(實體-組件-系統)是一種經常使用於遊戲開發的架構模式。
  實體： 實體只是一個ID或一個容器，用來標記或存儲一系列組件。
  組件： 沒有任何邏輯，單純用來存儲數據。
  系統： 循環處理特定的組件。
  ECS主要強調了兩個方面：
  1.用數據的組合去描述對象，而不是繼承。
  2.數據和邏輯的分離。

Unity中的EC

  Unity採用了EC的設計思路，和傳統ECS不一樣，Unity的Component除了存儲數據，還保留了操做Component中數據的方法。
  Unity中的Entiy就是GameObject，Component就是GameObject上掛載的組件各類組件，如Transform。
  GameObject是各類Component的容器，自己並無實際意義(與ECS中Entity的定義略有不一樣，GameObject包含了tag、name、activeSelf等屬性。若是是在純粹的ECS系統中，tag等屬性應該做爲Component掛載在GameObject)。
  好比場景中的一個Cube，由Transform、MeshFilter、MeshRenderer、BoxCollider四個組件組成。咱們能在場景中看到這個Cube是由於Unity從MeshFilter獲得了Mesh信息，告訴了GPU這是一個立方體，從MeshRenderer中的到了渲染這個Mesh的信息，告訴GPU這個Mesh上的UV對應的是哪張貼圖的座標，渲染成什麼顏色等信息。從Transform中得知了該將這個Cube渲染在哪一個位置，旋轉多少度等。Unity經過BoxCollider和Transform信息去作碰撞檢測。(在Cube的渲染這個例子中，能夠把Unity自身看做ECS中的System的集合，由於Unity中的各個模塊獲取了這個Cube中特定Component中的信息，根據這些信息作一些事情)
  Unity中的EC與傳統ECS最大的兩個區別就是：
  1.Entity上帶着一些屬性數據name、tag等，Component不只有數據，還集成了大量的方法。好比在Unity中但願旋轉一個Transform會直接調用Transform的Rotate方法，而在傳統ECS中，極可能是在Cube這個Entity上掛載一個Rotate組件，而後由專門的RotateSystem去處理這個轉動。
  2.沒有System對Component進行統一的處理。

Entitas簡介

  Entitas是一個用C#實現的ECS框架，提供了方便的代碼生成功能。
  用法的介紹官方項目寫的比較詳細，這裏就很少作介紹。

Entitas運行流程

  也就是說整個ECS系統的內部數據維護(Group、Collector、EntityIndex)複雜度主要放在Entity的修改上了。
  在給一個Entity添加一個Component時，不只僅是對Entity進行了修改，還會經過事件將這個添加傳遞給Context，Context遍歷全部Group，找到知足此次修改條件的Group，對全部受到影響的Group進行修改。而後再經過Group將此次修改事件分發到Collector或其餘監聽該Group的模塊中去。
  這種方式帶來的好處十分明顯，那就是獲取一種類型的Entity（也就是一個Group），只有第一次會遍歷全部的Entity生成這個Group，以後再獲取該類型Entity的複雜度就只有O(1)。
  可是也有必定的隱患，當Group和Collector比較少時，這不是一個高消耗操做，可是Group、Collector不少，且在每一幀對Entity進行頻繁修改的時候。這可能會成爲一個高消耗操做。

Tips

  1.在銷燬一個Entity時，會移除Entity身上全部的Component，而後再進行回收。在移除Component時可能會經過Group把這個移除事件發送到監聽Remove行爲的Collector中，Collector會持有這個被銷燬的Entity。因此在filter、或execute時不能直接依賴Collector的收集條件，還須要對Entity的Component作獨立的判斷。
  其實任什麼時候候filter都須要對Entity的Component作判斷，由於Collector收集的Entity極可能在其餘地方被改變。

  2.Entity不該該被ECS系統外的模塊持有，由於系統外對Entity的持有不會被自動引用計數（能夠本身添加）。可能會致使一個Entity被銷燬而後又從池子中從新取出來， 外部模塊對這個Entity的引用沒有改變，但已經可能不是本身持有的那個Entity了。
  須要避免在外界持有Entity或經過持有uuid間接從context中持有這個Entity。

  3.在replaceComponent時，發送了Remove、Add、Update三個事件，而不是隻發送了Update事件。

  4.在代碼生成時，對單Componet的Matcher進行了緩存，如遊戲中經常使用的Postion和Name等Component，可是對組合Component的Matcher沒有進行緩存。所在在兩個不一樣的ReactiveSystem中使用Matcher相同的Collector時，如：

//1,2表明Postion和Name的Index
//在使用代碼生成時會生成相似Matcher.Position、Matcher.Name的靜態函數，方便開發者使用
context.CreateCollector(Matcher.AllOf(1,2));

  這樣會生成兩個Matcher相同的Group實例。
  若是在乎這一點的話能夠本身對Matcher進行緩存。

寫在後面

  在對ECS架構模式的理解和Entitas的使用上我仍是一個新手，只是剛剛開始使用，若是有什麼寫的不對的地方，各位大佬能夠留言指正。