关于Unity 2018的实体组件系统（ECS）二

孙广东  2018.5.20

 

关于Unity 2018的实体组件系统（通用名称ECS）二

 

将介绍如何在Unity上使用实体组件系统（一般称为ECS）。

此次的内容是Unity提供的ECS API的基本用法，一个小应用程序和并行化。

 

它不包括与Unity的GameObject / Component的合做，以及实际使用。

 

 

获取可使用ECS的编辑器

Unity2018 和以后的版本均可以！

 

您能够从 https://github.com/Unity-Technologies/EntityComponentSystemSamples 下载官方的一个Demo。

 

以后，下载与您本身的操做系统匹配的编辑器并安装它。

 

 

建立一个可使用ECS的项目

我将建立一个项目，但我没法使用ECS。

要启用ECS，须要两件事。

 

• 使使用 .NET 4.x
• 重写 manifest.json

正常启动Unity并打开 Edit> PlayerSettings> PlayerSettings。

以后，将Scripting Runtime Version脚本运行时版本更改成Stable (.net 4.x)。

 

 

接下来是重写manifest.json。

因为在项目的Root文件夹/ Packages中有一个名为manifest.json的文件，所以咱们将按照https://github.com/Unity-Technologies/EntityComponentSystemSamples/blob/master/TwoStickShooter/Pure/Packages/manifest.json 与此处相同的方式重写内容。

 

准备工做完成。

 

最小的ECS项目

首先，尝试尽量地构建最有意义的功能。

此次要组织的功能就是这样

• 统计每一个帧

 

一、 没有使用 ECS的代码 ：

首先我会试着用MonoBehaviour来组织它。这是一个很是简单的代码。

编写完成后，您能够将Counter组件添加到适当的GameObject中。

using UnityEngine; public class Counter : MonoBehaviour{ public int count; void Update () { count++; }}

 

接下来，让咱们对应于ECS。有三件事要作

它是什么？麻烦？ ECS就是这样

 

• CountData 计数的值
• CountSystem 实际计数
• ECSMain 实体

ComponentDatas.cs

using Unity.Entities;   // 实体 public struct CountData : IComponentData { public int count; }

 

CountSystem.cs

using Unity.Entities;   public class CountSystem : ComponentSystem { // System所需的ComponentData列表 struct Group { public int Length; public ComponentDataArray<CountData> countData; }   [Inject] Group group; // 注入请求的ComponentData   // 调用每一帧 protected override void OnUpdate() { for(int i=0; i<group.Length; i++) { var countData = group.countData[i]; countData.count++; group.countData[i] = countData; } } }

ECSMain.cs

using UnityEngine; using Unity.Entities;   public class ECSMain : MonoBehaviour { void Start () { // 获取EntityManager var entityManager = World.Active.GetOrCreateManager<EntityManager>();   // 定义实体的原型 var sampleArchetype = entityManager.CreateArchetype(typeof(CountData));   // 实际上基于原型生成实体 entityManager.CreateEntity(sampleArchetype); } }

 

 

 

 

以后，若是您将ECSMain附加到适当的对象并Play，则第一步完成。

在Play期间，打开Window > EntityDebugger，当它从Systems列表中找到CountSystem时，它会变白，而且若是实体存在 。

 

 

 

若是没有实体，那么您有可能在没有CountData的状况下建立实体，或者您没有首先建立实体。另外，若是您没有系统，则建立ComponentSystem的代码有问题。

 

 

 

一点评论

看如下内容。

对于每一个角色的 ECS 是以下所示。

 

 

那么，首先ComponentData，这里重要的是struct（结构）并继承IComponentData。

将它用做ComponentData时，这两个都是必需的。

 

 

建立实体ECSMain是一种建立实体的翻译，但它从MonoBehaviour事件中调用它，等等。

 

正如你在注释中看到的那样，

 

• 获取EntityManager
• 建立实体原型
• 根据原型信息建立实体

这是一个流程。

 

彷佛没有必要考虑ComponentData存储在原型中的顺序以及建立它的时机。只有内在的东西才是重要的。

 

 

 

最后一个关于CountSystem做为ComponentSystem。这是一个两部分组成。

 

• 组的定义
• 处理内容

首先是Group的定义和实际injection的代码。

 

ComponentDataArray包含（指向）请求组件的指针，而Length包含具备请求ComponentData的实体数目。

 

在 [Inject] 中，自动注入对请求组的引用。

 

 

 

 

 

下半部分代码... OnUpdate() 部分只需添加数字。请注意，组的内容是一个结构，所以您不能直接分配它。

 

 

增长系统的例子

接下来我会尝试增长系统。

 

若是计数器超出范围，则该过程的内容就像删除同样。

功能解释忽略了更多的效率。

 

 

ECS基本上由相似皮带输送机的流程任务组成，系统处理一些ComponentData并将其传递给下一个系统....

 

所以，“添加计数器并在计数器超出范围时移除计数器”

 

• 称为“实体包括计数器”的容器
• 向系统添加计数器
• 系统 检查计数器并丢弃它，若是它是无用的

 

 

 

为了实现这一点，我会再增长一些。

 

• Common ComponentData 获取范围
• 计数超出范围时删除实体的 系统
• CountSystem之间的依赖关系

 

代码在这里:

ComponentDatas.cs

using Unity.Entities;   // 実体 public struct CountData : IComponentData { public int count; }   [System.Serializable] public struct RangeData : ISharedComponentData { public int min, max; }

ECSMain.cs

using UnityEngine; using Unity.Entities; using Unity.Collections;   public class ECSMain : MonoBehaviour { [SerializeField] RangeData range;   EntityArchetype sampleArchetype;   void Start() { var entityManager = World.Active.GetOrCreateManager<EntityManager>(); sampleArchetype = entityManager.CreateArchetype(typeof(CountData), typeof(RangeData)); }   private void Update() { if(Input.anyKey) { var entityManager = World.Active.GetOrCreateManager<EntityManager>(); var entity = entityManager.CreateEntity(sampleArchetype); entityManager.SetSharedComponentData<RangeData>(entity, range); } } }

RangeSystem.cs

using Unity.Entities; using Unity.Collections; using Unity.Jobs;   [UpdateAfter(typeof(CountSystem))] public class RangeSystem : ComponentSystem { struct Group { public int Length; public EntityArray entities; [ReadOnly] public ComponentDataArray<CountData> countData; [ReadOnly] public SharedComponentDataArray<RangeData> rangeData; }   [Inject] Group group;   protected override void OnUpdate() { for (int i=0; i<group.Length; i++) { var range = group.rangeData[i]; var data = group.countData[i]; if ( data.count > range.max || data.count < range.min ) { PostUpdateCommands.DestroyEntity(group.entities[i]); } } } }

 

解释一下代码：

 

首先，咱们添加了RangeData，它是用于范围判断的ComponentData。

可是，因为该“范围信息”在大多数数据中具备相同的值，所以使用对多个实体公用的IShardComponentData。

还添加了Serializable属性，以即可以使用Inspector进行设置。

 

 

 

ECSMain添加了这个CountData。

 

(1) 首先，RangeData显示在Inspector上，以便编辑，(2) RangeData做为类型添加到原型中，(3) RangeData设置在建立的Entity中。

 

以后，咱们经过按下按钮来改变实体的类型。

 

 

最后是系统。

虽然它是一个系统，当它超出范围时删除实体......固然，它有必要得到“范围”。所以，在(2) 中，RangeData包含在组中。

 

在③中，使用DestroyEntity删除实体。

 

这里值得注意的是Update ① 和 [ReadOnly] 。这两个用法大体相同，彷佛若是[ReadOnly]存在，它将在使用[WriteOnly]等的系统以后被调用。一样，若是有UpdateAfter，它将在指定的系统以后被调用。

 

 

 

 

 

 

并行化

在这段时间结束时，尝试并行化ECS处理。目标是增长计数。

 

当处理负载至关长或者有不少对象时，并行化多是一个好结果。

CountSystem.cs

using Unity.Entities; using Unity.Jobs;   public class CountSystem : JobComponentSystem { AddCounterJob job;   protected override void OnCreateManager(int capacity) { base.OnCreateManager(capacity); // 作一份工做 job = new AddCounterJob(); }   // 发布工做 protected override JobHandle OnUpdate(JobHandle inputDeps) { return job.Schedule(this, 64, inputDeps); }   [ComputeJobOptimization] // Burst编译器的优化属性 struct AddCounterJob : IJobProcessComponentData<CountData> //请求ComponentData { public void Execute(ref CountData data) { data.count++; } } }

 

下图是处理大约6000个实体的时间比较。因为它将并行和burst结合在一块儿，因此存在很大的差别。

 

 

 

可是，有不少地方不能使用并行，由于这种数据处理和行为在可用数据和行为方面受到限制。在某些状况下，若是您使用C# Job System，您可能能够作更多...