理解組件-實體-系統（ECS \CES）遊戲編程模型

時間 2019-12-13

標籤理解組件實體系統 ecs ces 遊戲編程模型欄目雲服務简体版

原文原文鏈接

通常來講，咱們實現遊戲實體都是採用面向對象的方法進行編程。每個實體都是一個對象，而且須要一個基於類的實例化系統，容許實體經過多態來擴展。可是，這樣的方法，每每致使系統中出現大量的類，形成類爆炸的狀況出現。隨着新的實體出現，咱們發現很難在類繼承圖中添加新的實體，特別是當這個實體須要不少不一樣類型的功能的時候。你能夠看下下面的一個簡單的類圖繼承。一個靜態的敵人，並不可以很好的繼承出來。數據結構

爲了解決這樣的問題，遊戲開發人員想出了經過組合而不是繼承的方法來進行實體的構建。一個實體，就是一羣組件的聚合，經過這樣的方式，它具備如下面向對象方法所不具備的好處:ide

1.容易添加新的複雜的實體類型阿里雲

2.容易定義新的實體數據設計

3.更加的高效率3d

下面是如何實現實體的一種方式。注意，這裏的組件都是純粹的數據，沒有任何的方法，在下面會詳細解釋爲何這麼作。
代理

組件

一個組件可使用C中的結構體來進行設計。它沒有方法，只是用來存儲一些數據，並不在它之上進行動做。一個經典的實現方式是，每個不一樣的組件都繼承至一個抽象的Componet類，經過這樣的方法咱們可以在運行時動態的添加組件，識別組件。每個組件都描述了實體的某個屬性特徵。當他們單獨存在的時候，其實是沒有任何意義的，可是當多個組件經過系統的方式組織在一塊兒，就可以發揮強大的力量。咱們可使用空的組件來對實體進行標記，從而可以在運行時動態的識別它。cdn

例子

Position(x,y)
Velocity(x,y)
Physics(body)
Sprite(images, animations)
Heath(value)
Character(name, level)
Player(empty)

實體

一個實體指的是存在於你的遊戲世界中的物體。實體在代碼上就是一個組件的列表。因爲實體的結構實在是太簡單了，因此不少實現都沒有專門的設計一個實體的數據結構。相反的，一個實體就是一個ID，全部組成這個實體的組件將會被這個ID給標記，從而明確的知道哪些組件是屬於哪一個實體的。若是你想的話，你能夠在運行時，動態的將組件從實體中移除或者增長一個或多個你感興趣的組件。好比說，若是玩家發出了一個冰系魔法，將敵人凍住，你只要簡單的將它的速度組件移除，那麼敵人就靜止住了。

例子

Rock(Position, Sprite)
Crate(Position,Sprite,Health)
Sign(Position,Sprite,Text)
Ball(Position,Velocity,Physics,Sprite)
Enemy(Position,Velocity,Sprite,Character,Input,AI)
Player(Position,Velocity,Sprite,Character,Input,Player)

系統

注意，我在上面沒有提到任何和遊戲邏輯相關的話題。遊戲邏輯是系統須要進行的工做。一個系統就是對全部相關聯的組件記性操做，好比說，同一個實體的組件。舉個例子，人物的移動系統可能會對位置(Position)，速度(Velocity)，碰撞(Collider)，和輸入(Input)進行操做。每個系統，都會在每一幀中按照邏輯上的順序進行更新。若是要讓一個角色跳起來，咱們只要檢測下Input中的keyJump按鍵是否被按下，若是是，那麼系統就會查看下載Collider中是否有一個接觸了地面，若是是，就將這個實體的Velocity的y速度設置一下，讓這個物體跳起來。htm

因爲系統只會對相關聯的組件進行操做，因此組件就定義了一個實體所應該具備的行爲。好比說，若是一個實體有一個Position組件，可是沒有Velocity組件，那麼咱們就知道，這個物體是靜止不動的，系統就不會對這個實體的Position組件進行操做了。當咱們對這個實體增長了一個Velocity組件的時候，系統就會使用Velocity組件來對物體進行移動。這樣的行爲可使用被標記的組件來進行，被標記的組件可以重複的使用在不一樣的上下文中。對一個實體，增長一個空的Player組件，將會爲這個實體打上了Player的標籤，那麼PlayerControl系統，就會尋找帶有這個標籤的全部組件，而後使用Input中的數據，進行操做。