ECS框架

简介

ECS 全称EntityComponentSystem。在GDC2017[OverWatch GanePlay Architecture and Netcode]的分享会上，暴雪的Tim Ford介绍了守望先锋游戏架构与网络同步的设计

Entity
- Entity是有一个数据的容器，代表游戏中某个对象，它应该只有数据，没有方法，你可以以组件的形式(IComponent)添加、替代、删除这些数据。
Context
- Context是一个工厂，用来创建和销毁Entity，可以使用它来过滤出所感兴趣的Entity
Group
- 在Context中可以对Entity进行快速过滤，它能不断的更新以保持当前的组中的Entity是最新的。假设Context有上千个Entities，但只有两个Entities拥有PositionComponent，那只要向Context询问特定的组就能立刻获取到所有符合的entity
- Group和Group所过滤到的entities会呗缓存下来，所以即使多次调用GetGroup方法，也是非常高效的
- 内部也是通过Group的方式实现。Groups拥有以下的事件，onEntityAdded,onEntityRemoved和onEntityUpdated来直接响应Entity变化
Matcher
- 通过代码生成器产生的
- 通常用于从Context中获取感兴趣的Groups
Collector
- 提供了一种简单的方法来处理Group中entity变化的反应
Systems
- 四种不同类型的Systems
  - IInitializeSystem 执行一次
  - IExecuteSystem 每帧执行
  - ICleanup在别的systems完成后，每帧执行
  - ReactiveSystem 当Group有变化时执行

Entitas

Entitas是一个超快的实体组件系统框架(ECS)，专门为c#和Unity。内部缓存和惊人的快速组件访问使它首屈一指。为了在垃圾收集环境中实现最佳工作，并减轻垃圾收集器的负担，已经做出了几个设计决策。Entitas附带了一个可选的代码生成器，它从根本上减少了您必须编写的代码量，并使您的代码读起来像写得很好的散文。

Entitas-python

Entitas的python实现

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Entity

实体，组件的集合

_components组件
on_component_added Event
- Context._comp_added_or_removed
on_component_removed Event
- Context._comp_added_or_removed
on_component_replaced Event
- _comp_replaced
add
- 构建组件，并回调on_component_added
replace
- _replace
  - 替换组件，回调on_component_replaced
  - args is None 删除组件，回调on_component_removed
- add
remove
- _replace(None)

Context

管理entities的数据结构。

_entities 缓存所有的entity
_reusable_entities 可重用的entity
_entity_index
_groups
_entity_indices

Matcher

查看entity的组件是否匹配

_all 必须有的组件
_any 有其中的任意一个都可以
_none不能出现的组件

Group

跟matcher匹配的所有的entity的集合

handle_entity 根据entity和component从entities添加或者删除entity
update_entity 更新entity的组件
- 删除旧组件对应和的entity
- 增加新组建
- 更新entity组件
on_entity_added Event
on_entity_removed Event
on_entity_updated Event

Collector

_collected_entities 当entity增加component的时候，会更新到group，然后从group在更新到Collector，前提是Collector先activate
_groups group的集合
activate
- 遍历group
- 更新group对应的事件
  - group.on_entity_added
    - Collector._add_entity
  - group.on_entity_removed
    - Collector._add_entity
deactivate
- 遍历group
- 取消group对Collector中的listener依赖
  - group.on_entity_added
  - group.on_entity_removed

ExecuteProcessor 对应system

创建的从自身的trigger中读取matcher，和group_event 然后从Context中找到对应的Group，然后把group和group_event添加进colletor
activate
- 调用Collector的activate
execute
- 遍历Collector的collected_entities
deactivate
- 调用Collector的deactivate

用法

context = Context()

processors = Processors()
processors.add(StartGame(context))
processors.add(InputProcessors(context))
processors.add(RenderDisplay())
processors.add(DestroyEntity(context))

processors.initialize()
processors.activate_reactive_processors()

# main loop
running = True
while running:
  processors.execute()
  processors.cleanup()

  if EmitInput.quit:
      break

processors.clear_reactive_processors()
processors.tear_down()

quit()

自定义一些Processor，然后添加到processors中