ECS Model 游戏开发架构浅析

发表于2018-05-21
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ECS是Entity-Component-System的缩写,Wiki:Entity-Component-System,ECS模型遵循Composition over inheritance的原则。这是守望先锋程序团队在GDC上的ECS架构与网络同步分享以及知乎关于OW的ECS架构以及ECS模型本身的讨论,关于游戏架构设计上使用ECS的好处以及ECS模型相对于传统OOP的优越性在上述文章中都可以找到,以下对ECS Model 游戏开发架构的简单介绍。

  • Entity : 无数据无逻辑,单纯是一个实例,拥有若干Component
  • Component:只有数据没有逻辑,可以被Entity动态添加和移除
  • System:只有逻辑,只关心Component不关心Entity
  • World:缓存所有Entity与Component,并对System进行轮询,负责整个系统的运转

简单的例子:

Entity
// AddComponent的功能是在world中创建Component并且添加到该Entity的Component集合中。
public Entity bullet = new Entity(_entityID);
bullet.AddComponent<TransformComponent>();
bullet.AddComponent<MoveComponent>();

Component
class TransformComponent
{
    Vector3 position;
    Vector3 rotation;
}
class MoveComponent
{
    Vector3 speed;
}

System
class MoveSystem
{
    public void Update(float time)
    {
        foreach(var movecomponent in movecomponents)
        {
            // 查找该Entity是否拥有TransformComponent
            var transformcomponent = movecomponent.sibling<TransformComponent>()
            if(transformcomponent != null)
                transformcomponent.position += movecomponent.speed * time;
        }
    }
}

  • ECS 模型的结构是非常简洁明晰的,而且由于Component 中只有状态没有逻辑,可以很大的提高 Component 的复用度,以及同类 Component 在内存中是连续分布的,可以很大的提高缓存命中率(关于这点还在想该如何设计数据结构才能达到目的)
  • 对于System需要使用的(整个 world 中唯一的)状态,遵循 System 中无状态的原则,使用 SingletonComponent 的方式去实现(参考 OW ECS 架构中的 SingletonComponent 部分)
  • 将共享的 System 函数分解成 Utility ,减少调用,整合调用点
  • 延迟执行(Deferment)的使用,即先缓存需要执行的状态,在更好的时间点集中调用(这点有很广泛的应用价值)

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