Unity使用ECS架构entitas实现ui响应及回放系统

程序员文章站 2022-07-13 15:38:24

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前言

最开始听说了守望先锋在开发的时候，使用了一个ECS的框架，就非常感兴趣。
ECS是一个可以基于现有的游戏引擎开发的架构，它是Entity、Component、System的集合简称，在游戏开发中，component仅用来存储数据，多个component可组成一个entity,而system多用于操作component，真正做到了以数据驱动游戏。
说到数据驱动的好处，就不得不提守望先锋的回放系统，在游戏中可谓是相当惊艳的功能，说得通俗一点，只要存储了数据，就能在你想看的时候，再重现一遍。

Entitas

在了解一些ECS架构的特点就希望自己能使用实际操作一下，然后在网上找到了entitas架构，然后还发现实际上早在unite2015和2016上，都有过相关的演示演讲，只能说自己孤陋寡闻了。
在github的介绍,Entitas是针对c#和unity实现ECS快速架构的解决方案。这就很完美的了，不需要重复造*，自然省下不少时间。

Entitas is a super fast Entity Component System (ECS) Framework specifically made for C# and Unity

github链接:https://github.com/sschmid/Entitas-CSharp

性能对比

演讲中还提到了与unity的MonoBehaviour的性能对比
Unity使用ECS架构entitas实现ui响应及回放系统

HelloWorld

下载entitas，并导入到unity工程中
在unity中，选择Tools/Entitas/Preferences,全部设置为Everything,因为是简单demo,Contexts也只设置为Game,在前面的版本Contexts其实叫pool,所以也可以理解为对象池，所有的Entity都是从这里取的
按下Shift+ctrl+G，开始编译
新建一个脚本GameController,并开始实现简单的System添加

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using Entitas;

public class GameController : MonoBehaviour {

    Systems _systems;

    // Use this for initialization
    void Start () {
        var contexts = Contexts.sharedInstance;

        _systems = CreateSystems(contexts);

        _systems.Initialize();
    }

    // Update is called once per frame
    void Update () {
        _systems.Execute();
        _systems.Cleanup();
    }

    private void OnDestroy()
    {
        _systems.TearDown();
    }

     Systems CreateSystems(Contexts contexts)
    {
        return new Feature("Root System")
            ;
    }
}

将GameController绑定在场景的物体的中，运行就能看见场景的System与GameContext

回放系统

准备
- 在看了entitas在unite2016演示后，然后就打算重现一下他演示的demo。
- 首先说一下思路，demo以计数帧来驱动游戏的，然后记录下在某一帧的重要操作,然后在实现回放系统的时候，只需要从0开始重新运算，并在记录帧更新响应的数据，就实现了回放的系统，就这么简单，一方面这只是一个demo，一方面记录数据量不大，在实际中肯定还需要做一些优化计算的，不过还是大致思路还是一样的。
- 这里有一个技巧就是，为了方便我们操作回放系统的数据，我们可以将回放系统的相关Systems，作为一个变量存在Component中。
实现一个简单的ui界面
为我们所需要的数据定义Component，这时候我们只需要新建一个类继承至IComponent即可，然后为其添加相应的变量，比如当前帧，能量值，消耗能量，是否为暂停。其中标记Game表示你所对应的Contexts,Unique表示唯一Entity

using Entitas;
using Entitas.CodeGeneration.Attributes;

[Game,Unique]
public class TickComponent:IComponent
{
    //当前帧
    public long currentTick;
}

using Entitas;
using Entitas.CodeGeneration.Attributes;

[Game,Unique]
public class ElixirComponent:IComponent
{
    //能量值
    public float amount;
}

using Entitas;

[Game]
public class ConsumeElixirComponent:IComponent
{
    //消耗的能量值
    public int amount;
}

using Entitas;
using Entitas.CodeGeneration.Attributes;

[Game,Unique]
public class PauseComponent:IComponent 
{

}

在unity中按下Shift+Ctrl+G开始编译
然后编写自己的TickUpdateSystem,IInitializeSystem是初始化执行的接口,IExecuteSystem是Unity的Update或者FixedUpdate执行的接口

using Entitas;
//更新帧计数
public class TickUpdateSystem : IInitializeSystem, IExecuteSystem
{
    readonly GameContext _context;
    public TickUpdateSystem(Contexts contexts)
    {
        _context = contexts.game;
    }

    public void Initialize()
    {
        _context.ReplaceTick(0);
    }

    public void Execute()
    {
        if (!_context.isPause)
            _context.ReplaceTick(_context.tick.currentTick + 1);
    }
}

然后将TickUpdateSystem，添加到最开始的Root System，在GameContext下就可以看着帧数的变化

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using Entitas;

public class GameController : MonoBehaviour {

    Systems _systems;

    // Use this for initialization
    void Start () {
        var contexts = Contexts.sharedInstance;

        _systems = CreateSystems(contexts);

        _systems.Initialize();
    }

    // Update is called once per frame
    void Update () {
        _systems.Execute();
        _systems.Cleanup();
    }

    private void OnDestroy()
    {
        _systems.TearDown();
    }

     Systems CreateSystems(Contexts contexts)
    {
        return new Feature("Root System")
        .Add(new TickUpdateSystem(contexts))
            ;
    }
}