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一、ECS 框架
ECS(Entity-Component-System)
1.1 面向接口编程
ECS就是典型的面向接口编程(Data Access Object,DAO模式),思想是属性决定类型。而面向对象编程(Object Oriented Programming,OOP),思想是类型包含属性。举个例子,如果用面向对象的思想来定义手机,那么有,
手机 = 天线 + 话筒 + 麦克风
有了天线、话筒、麦克风,我们可以打电话,那么这个打电话的设备是手机,进一步发展,我们为手机增加了更多的属性,就有了智能手机,
智能手机 = 屏幕 + 可视化交互系统 + 天线 + 话筒 + 麦克风
现在科技发展迅速,手环、手表、电脑 这些都有天线、话筒、麦克风,都有打电话功能,以后可能 衣服、帽子 都能打电话,用面向对象的思想定义就有了局限性。解决这个问题的一种有效方案就是用面向接口编程。ECS 很能体现出 has-a 优于 is-a,不用为了后发的共性调整对象树。
1.2《守望先锋》的例子
守望先锋实现的 ECS 框架有以下几个规则:system内无状态,component内无函数,system间禁止互相调用,system间有共享Utility函数使用,system中的遍历通过 “主component+它的兄弟姐妹component” 的方式实现,允许不少component是单例component。
服务端 Components:AIBehavoir, AIBot, AIInfluence, AIMovement, AIPathfinder, AIPointFinder, AITarget, AITargeting, AITuning, Area, Assist, Breakable, CaptureArea, CharacterController, CharacterMover, Connection, DamageArea, DerpBot, DynamicObstacle, Escort, FilterBits, GameDebug, GameMode, GameModeParticipant, GmpStats, Health, HeroProgression, HotReload, IdlePathdataInvalidate, InputStream, MirroredIdleAnim, Model, ModifyHealthQueue, MovementState, MovingPathdataInvalidate, MOVEING_PALTFORM, NetRelevancy, NetworkQuality, ParametricMover, PathdataInvalidate, Preload, Pet, PetMaster, PlayerOfTherGame, PlayerAchievements, PlayerProgression, Possessable, Possessor, Prediction, Projectile, ProjectileModifier, PVPGameLegacy, Replication, RigidBodyMover, ...
服务端 Systems:NetworkEvent, InstanceClientDebugMessage, InstanceClientMessage, Observer, Spectator, PathdataInvalidate, FixedUpdate, DerpBot, Debug, MovementVolume, AIStrategic, AIPathFind, AIBehavior, AISpawn, AIMovement, UnsynchronizedMovement, MovementState, MovementExertion, AIPerception, Statescript, Weapon, Anim, PvPLegacy, Combat, World, GameMode, AIPointFind, StatescriptPostSim, Predictor, Stats, Hero, SeenBy, Voice, Mirror, Possession, NetworkMessage, ServerBreakable, NetworkFlow, InterpolateMovementState, SpatialQuery, Replay, GameModerator
客户端 Systems:LiveGameInput,NetworkEvent, Network, WorkState, GameMode, PvPLegacy, Mirror, PathdataInvalidate, WeaponStaging, ViewTarget, Possession, Command, MovementState, SimpleMovement, RigidBodyMovement, UnsynchronizedMovement, LocalPlayerMovement, MovementExertion, WeaponAim, Statescript, Weapon, Debug, ResponsivenessDebug, StatescriptPostSim, Anim, StatescriptUX, FinishAsyncWorkAnim, WeaponPostSim, Combat, IdleAnim, MoveEffect, SpatialQuery, Camera, FirstPerson, Map, Sound, Voice, LocalHitEffect, HeroFullBodyEffects, UpdateSceneViewFlags, ResolveContact, ClientInstanceDebugMessage, World, NetworkMessage, NetworkFlow, UXGame
客户端 Components:与服务端 Components 比较类似,略。
遵守的规则:
【!】Component 不能有改变属性的函数;
【!】System 不能有状态;
【!】只有少量的 System 需要改变 Component 状态,这种情况下它们必须自己管理复杂性;
【!】单例 Component 通过在 EntityAdmin 中直接访问;
【!】多个 System 调用的同一个函数,写在 Util 文件里,作为公共函数使用,但是要注意,必须控制 Util 函数依赖很少的 Component,而且不应该带副作用或者很少的副作用(改变Component 属性),而且如果 Util 函数依赖很多 Component,就需要限制调用点;
如果只有一个调用点,那么行为的复杂性就会很低,因为所有的副作用都限定到函数调用发生的地方了。
好的单例组件可以通过“推迟”(Deferment)来解决System间耦合的问题。“推迟”存储了行为所需状态,然后把副作用延后到当前帧里更好的时机再执行。比如,你用猎空的枪去射击一面墙,留下了一堆麻点,然后法老之鹰发出一枚火箭弹,在麻点上面造成了一个大面积焦痕。你肯定想删了那些麻点,要不然看起来会很丑,像是那种深度冲突(Z-Fighting)引起的闪烁。
代码示例:
System update 的方式如下,
void EntityAdmin::Update(f32 temeStep) {
for (System* s : m_system) {
s->Update(timeStep)
}
}
...
void SomeSystem::Update(f32 timeStep) override {
for (DerpComponent* d: ComponentItr<DerpComponent>(m_admin)) {
d->m_timeAccu += timeStep;
if (d->m_timeAccu > d->m_timeToHerp) {
this->HerpYourDerp(d, d->Sibling<HerpComponent>());
}
SomeUtil::XXX(d->A, XXX);
}
}