理解 组件-实体-系统 （ECS \CES）游戏编程模型

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       通常来讲，咱们实现游戏实体都是采用面向对象的方法进行编程。每个实体都是一个对象，而且须要一个基于类的实例化系统，容许实体经过多态来扩展。可是，这样的方法，每每致使系统中出现大量的类，形成类爆炸的状况出现。随着新的实体出现，咱们发现很难在类继承图中添加新的实体，特别是当这个实体须要不少不一样类型的功能的时候。你能够看下下面的一个简单的类图继承。一个静态的敌人，并不可以很好的继承出来。

      为了解决这样的问题，游戏开发人员想出了经过组合而不是继承的方法来进行实体的构建。一个实体，就是一群组件的聚合，经过这样的方式，它具备如下面向对象方法所不具备的好处:

1.容易添加新的复杂的实体类型

2.容易定义新的实体数据

3.更加的高效率

      下面是如何实现实体的一种方式。注意，这里的组件都是纯粹的数据，没有任何的方法，在下面会详细解释为何这么作。

组件

一个组件可使用C中的结构体来进行设计。它没有方法，只是用来存储一些数据，并不在它之上进行动做。一个经典的实现方式是，每个不一样的组件都继承至一个抽象的Componet类，经过这样的方法咱们可以在运行时动态的添加组件，识别组件。每个组件都描述了实体的某个属性特征。当他们单独存在的时候，其实是没有任何意义的，可是当多个组件经过系统的方式组织在一块儿，就可以发挥强大的力量。咱们可使用空的组件来对实体进行标记，从而可以在运行时动态的识别它。

例子

• Position(x,y)
• Velocity(x,y)
• Physics(body)
• Sprite(images, animations)
• Heath(value)
• Character(name, level)
• Player(empty)

实体

      一个实体指的是存在于你的游戏世界中的物体。实体在代码上就是一个组件的列表。因为实体的结构实在是太简单了，因此不少实现都没有专门的设计一个实体的数据结构。相反的，一个实体就是一个ID，全部组成这个实体的组件将会被这个ID给标记，从而明确的知道哪些组件是属于哪一个实体的。若是你想的话，你能够在运行时，动态的将组件从实体中移除或者增长一个或多个你感兴趣的组件。好比说，若是玩家发出了一个冰系魔法，将敌人冻住，你只要简单的将它的速度组件移除，那么敌人就静止住了。

例子

• Rock(Position, Sprite)
• Crate(Position,Sprite,Health)
• Sign(Position,Sprite,Text)
• Ball(Position,Velocity,Physics,Sprite)
• Enemy(Position,Velocity,Sprite,Character,Input,AI)
• Player(Position,Velocity,Sprite,Character,Input,Player)

系统

注意，我在上面没有提到任何和游戏逻辑相关的话题。游戏逻辑是系统须要进行的工做。一个系统就是对全部相关联的组件记性操做，好比说，同一个实体的组件。举个例子，人物的移动系统可能会对位置(Position)，速度(Velocity)，碰撞(Collider)，和输入(Input)进行操做。每个系统，都会在每一帧中按照逻辑上的顺序进行更新。若是要让一个角色跳起来，咱们只要检测下Input中的keyJump按键是否被按下，若是是，那么系统就会查看下载Collider中是否有一个接触了地面，若是是，就将这个实体的Velocity的y速度设置一下，让这个物体跳起来。

因为系统只会对相关联的组件进行操做，因此组件就定义了一个实体所应该具备的行为。好比说，若是一个实体有一个Position组件，可是没有Velocity组件，那么咱们就知道，这个物体是静止不动的，系统就不会对这个实体的Position组件进行操做了。当咱们对这个实体增长了一个Velocity组件的时候，系统就会使用Velocity组件来对物体进行移动。这样的行为可使用被标记的组件来进行，被标记的组件可以重复的使用在不一样的上下文中。对一个实体，增长一个空的Player组件，将会为这个实体打上了Player的标签，那么PlayerControl系统，就会寻找带有这个标签的全部组件，而后使用Input中的数据，进行操做。

例子

• Movememt(Position, Velocity) - 将速度增长到位置上去
  
• Gravity (Velocity) - 使用重力来对速度进行加速
  
• Render(Position, Sprite) - 绘制精灵
• PlayerControl(Input, Player) - 更具Input中的数据控制Player
• BotControl(Input, AI) - 更具AI代理和输入的数据控制

结论

使用了CES系统以后，咱们就能够避免使用大量的类了。实体就是你游戏中存在的物体，它隐式的使用一系列的组件进行定义，这些组件都是纯粹的数据，只有系统才可以操做他们。

我但愿我已经成功的向您解释了什么是CES系统，而且你有欲望在本身接下来的项目中试试这个系统的效果。若是你有任何关于本片文章的疑问，很感谢你在后面留下你的问题。

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