ECS的核心概念

Chengsoul

ECS架构的核心是数据，这也是为什么Unity会将这一套技术栈命名为DOTS。System会读取entity上面的component的数据流，并处理数据。实体在这里其实更像是索引，它本身并不包含任何数据和逻辑。

ECS包含三个部分：实体（entities）、数据（components）、行为（system）。具体看下图：

这个图中，System读取了多个实体的Translation和Rotation组件，然后经过计算处理，将结果更新到LocalToWorld组件中。

从图中你可以看到，实体A和B还有Renderer组件，但是C并没有。不过这并不会影响System的计算逻辑，因为这个系统不关心Renderer组件。

你还可以写一个系统，需要处理Renderer组件，这样系统就会忽略实体C。你还可以写一个系统排除包含Renderer组件的实体，这样系统就会忽略实体A和B。

下面对ECS中比较重要的几个核心概念做一个梳理：

原型 Archetypes

多个组件的组合叫做一个原型。

比如一个3D物体可能会包含用于transform的组件，包括移动、旋转、渲染，每个3D物体对应一个实体，但是他们都有同样的组件，所以ECS会把他们分类成是一类原型。

在上图中，实体A和B的原型都是M，实体C的原型是N。

你也可以通过在运行时添加或者移除component来改变一个实体的原型。例如：如果将实体B的Renderer组件移除，实体B的原型就会变成N。

内存块 Memory Chunks

为什么要先讲原型的概念呢，因为一个实体的原型是什么，决定了ECS会将实体的components也就是数据存在什么地方。ECS按块分配内存，每块用一个ArchetypeChunk对象表示。

一个块只包含一种原型，可以包含的多个实体的数据。如果一个块的内存满了，ECS会分配一个新的块来存储新的实体的components。

如果你修改了实体的组件，那就相当于修改了实体的原型，这时候ECS会将实体的组件数据移到另外一个块中。

原型和内存块的关系是一对多的关系。这就意味着，如果想查询给定的一组component类型的所有实体，只需要在这些原型中搜索即可。这样会比在所有的实体中查找效率高很多。

ECS在存储实体到内存块中没有特殊的排序，当创建一个实体或者实体的原型发生变化时，ECS会将它放到对应原型的第一个还有空间的内存块中。内存块中的数据会紧密排列。如果一个实体要被移出当前原型的内存块，这时候会有个空位，ECS会把这个内存块最后的实体数据移动到这个空位中。

注意：原型中的共享组件（后面会具体说这是个什么东东）的数据也会影响实体会被存在哪个内存块。同一个内存块中的所有实体的共享组件中的数据值都是相同的。如果你修改了共享组件中的数据，这个实体会被移到另外一个块中，有点类似修改了实体的原型。

将共享组件的实体分到一个内存块中会提高处理他们的速度。比如Hybird Renderer（混合渲染）定义了RenderMesh组件来达成这个目的。

实体查询

一个System根据什么来决定处理哪些实体呢？这时候会用到一个叫实体查询(Entity Query)的东西。实体查询首先需要一些组件类型，然后根据你传入的组件类型的组合，在包含这些组件的原型中查询符合要求的实体。查询时可以指定下面三种类型：

• All 必须包含All中所有的组件类型
• Any 必须包含Any中至少一个组件类型
• None 不能包含None中任意一个组件类型
  

一次实体查询的结果会返回所有符合查询要求的内存块，你可以使用IJobChunk来迭代遍历所有的组件。（IJobChunk后面会讲。）

Jobs 作业

之前说过，ECS配合Job使用才能发挥多线程的威力。ECS提供了SystemBase类，其中包含Entities.ForEach方法，还包含了IJobChunk的Schedule()和ScheduleParallel()方法，可以在子线程中处理数据。Entities.ForEach是最简单的方法，只需要几行代码就能实现。IJobChunk可以用来处理比较复杂的情况。

ECS会在主线程调度Job，根据System的顺序。当job调度后，ECS会追踪哪些job在读写哪些组件。需要读权限的job需要等待前面写权限的job执行完，反之亦然。Job调度器会使用job依赖来决定哪些job可以并行，哪些必须串行。

System的组织

ECS通过World和group来组织system。默认情况下，ECS会创建一个默认的World，包含一些预定义的group组。它会找到工程中所有的System，实例化他们，并添加到预定义的group中。

你可以指定同一个group中system的Update的执行顺序。Group也是一种system，所以你可以将一个group添加到另外一个group中。如果你没有指定顺序，system的执行顺序会不太确定，并不会按照它们创建的顺序。不过，同一个group中的所有system都会比下一个group中的system先执行。

System的Update是在主线程中执行的，不过可以使用Job将工作分配到子线程中。

ECS世界的可视化创建（authoring）

在Unity中没办法直接可视化地创建DOTS世界，但是，可以先用GameOjbect和MonoBehaviour来创建，然后通过转换系统将GameObject转换成实体和组件。这个我们后面也会细讲。

文/郑洪智
来源：Unity官方平台
原文：https://mp.weixin.qq.com/s/Tvtqz51Np7vWeYwKcQtHdQ