【Unity/ECS】从零开始的ECS学习生活

      从OW技术分享ECS到Unity提供ECS插件，我看了两三篇关于ECS的文章，但是始终不明白这到底是个啥，最近有幸换了2019版本的unity，准备借机学习一下这个ECS。这个文章也将是我一边学一边照着其他文章（视频）敲出来的，为了方便以后自己如果真的用到了可以拿出来快速回顾一下。
      首先，我使用的unity版本为2019.3.4f1，我查了网上很多版本的关于ECS的文章，大部分都是基于2018版本写的，那个时候使用ECS插件还需要一份官方提供的XML文件，但是现在网站已经挂掉了，下载不到了。
      还好我在瞎逛github的时候，找到了一个好多星星的插件：Entitas-CSharp，然后发现这个插件已经做成了压缩包，而且有一些教学视频，我就准备通过这个插件入手，从零开始浅浅的接触一下ECS，这里我下载的是1.13.0版本的插件。

插件的全部内容

      插件的全部内容就在上面了，没有实际的代码，没有示例场景，啥都没有，只有纯插件，还好git上有相关的讲解视频。
      首先，我们需要先初始化一下插件，在工具栏中会出现一个tools页签，选择preferences可以弹出一个具体的设置界面。

工具入口
设置界面

     这里正常来说点击auto import插件就会自动帮你设置成默认的设置，但是如果你的C#Project不在默认位置的话可能会出现问题，所以要确认一下csproj的位置，然后就可以生成对应的代码了。这个代码在每次修改ECS代码或者新增代码的时候都需要重新生成。工具中有提供生成代码的快捷键，而且视频中有介绍如何使用指令生成代码或是在你的IDE中集成生成代码的功能（视频中使用的rider，我也不确定其他IDE可不可以，我只是来学学ECS，快捷生成代码还是以后再学习吧）
     然后！！我们就可以来编写一些简单的ECS代码了

1.编写第一段Entity,Component代码

     接下来，我们就要开始编写第一段ECS代码了。首先新建一个C#脚本（我是跟着视频做的，新建了一个HealthComponent脚本），然后填充第一个属性，就像下面这样：

HealthComponent

     第一个脚本就已经写好了，接下来回到Unity，运行一下刚才tools工具栏下的generator生成相关代码：

generated代码
public partial class GameEntity {

    public HealthComponent health { get { return (HealthComponent)GetComponent(GameComponentsLookup.Health); } }
    public bool hasHealth { get { return HasComponent(GameComponentsLookup.Health); } }

    public void AddHealth(float newValue) {
        var index = GameComponentsLookup.Health;
        var component = (HealthComponent)CreateComponent(index, typeof(HealthComponent));
        component.value = newValue;
        AddComponent(index, component);
    }

    public void ReplaceHealth(float newValue) {
        var index = GameComponentsLookup.Health;
        var component = (HealthComponent)CreateComponent(index, typeof(HealthComponent));
        component.value = newValue;
        ReplaceComponent(index, component);
    }

    public void RemoveHealth() {
        RemoveComponent(GameComponentsLookup.Health);
    }
}

     可以看到生成的HealthComponent脚本中包含了三个函数：AddHealth,ReplaceHealth,RemoveHealth。后面关于实体的操作应该也是通过这三个函数进行的。

     下面我们就可以使用代码创建实体了，首先我们需要先创建一个Contexts对象，然后通过这个对象进行创建Entity，创建出来的Entity可以拥有我们之前编写的组件（component）：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class GameController : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        var context = new Contexts();
        var e = context.game.CreateEntity();
        //给实体赋予组件功能
        e.AddHealth(100);
    }

}

     进行到这里，我们的第一段代码就已经写完了，在一个空场景中挂上这个GameController组件后运行游戏就可以在场景中看到这样的结构：

运行结果

     这就表示我们拥有一个实体，这个实体有一个组件列表，其中有一个组件名字叫Health，其中Health的值是100。这和我们刚才的代码完全吻合！
     这里我们可以发现实体被分为两大类，分别是：game和input，这个是在上面的jenny设置面板中设置的：

contexts

     在contexts中我们可以查看这个模块中有多少实体，包括正在使用的和被回收放在池子中的实体（Reusable entities），当实体被回收时会自动放入回收池中供下次使用：

contexts

2.编写第一段System代码

     上面我们已经写了ECS中的EC模块，接下来再写一段S模块的代码，今天就可以打完收工了！和Component类似，我们需要再新建一个脚本来编写System:

using Entitas;

public sealed class LogHealthSystem : IExecuteSystem
{
    readonly IGroup<GameEntity> _entities;
    public LogHealthSystem(Contexts contexts) {
        _entities = contexts.game.GetGroup(GameMatcher.Health);
    }
    public void Execute()
    {
        foreach (var e in _entities)
        {
            UnityEngine.Debug.Log(e.health.value);
        }
    }
}

     这个System的作用是把health的值打印出来，首先这个类继承自IExecuteSystem，那么需要实现Execute接口，也就是这个System的具体执行操作。然后我们可以通过函数的构造函数拿到Context(感觉这个Context是一个管理类，其中包括了game和input两个大类一样的)。然后可以通过GetGroup函数可以拿到有对应组件的实体列表。然后我们就可以在excute函数执行我们想要做的事情了。
     此外，之前在GameController中获取context是通过实例化一个新的context，除此之外还可以通过Contexts.sharedInstance拿到全局通用的Contexts。接下来我们在这里创建一个新的System，并把刚才的context传入构造函数并执行。

    void Start()
    {
        var context = Contexts.sharedInstance;
        var e = context.game.CreateEntity();
        e.AddHealth(100);
        var system = new LogHealthSystem(context);
        system.Execute();
    }

     这样我们就可以在自己想要执行System的时候调用对应System的excute就可以执行对应的系统。

3.更多的System系统

1.反应式System

     如果你不想通过执行某个函数来调用一个系统，而是希望当实体的组件内的值变化时调用一个系统，我们可以使用一种反应式的System实现：

using Entitas;
using System.Collections.Generic;

public sealed class LogHealthSystem : ReactiveSystem<GameEntity>
{
    public LogHealthSystem(Contexts contexts) : base(contexts.game) { }
    protected override void Execute(List<GameEntity> entities)
    {
        foreach (var e in entities)
        {
            UnityEngine.Debug.Log(e.health.value);
        }
    }

    protected override bool Filter(GameEntity entity)
    {
        return true;
    }

    protected override ICollector<GameEntity> GetTrigger(IContext<GameEntity> context)
    {
        return context.CreateCollector(GameMatcher.Health);
    }
}

     和刚才的System差不多，不过这里是通过GetTrigger获取你想要关心的组件。遗憾的是，这种反应式的组件还是没法做到自行反应，我们还是需要在update函数中执行调用函数才能达到我们想要的效果：

public class GameController : MonoBehaviour
{
    LogHealthSystem system;
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        var context = Contexts.sharedInstance;
        var e = context.game.CreateEntity();
        e.AddHealth(100);
        system = new LogHealthSystem(context);
        
    }
    private void Update()
    {
        system.Execute();
    }

}
2.初始化式System

     这个就不用说太多废话了，就是可以用来初始化或者初始化某些实体的System:

using Entitas;

public sealed class CreatePlayerSystem : IInitializeSystem
{
    readonly Contexts _contexts;
    public CreatePlayerSystem(Contexts contexts) {
        _contexts = contexts;
    }
    public void Initialize()
    {
        var e = _contexts.game.CreateEntity();
        e.AddHealth(100);

    }
}

     调用起来和其他的System一样，在GameController里实例化一个系统，然后调用初始化函数：

public class GameController : MonoBehaviour
{
    LogHealthSystem system;
    CreatePlayerSystem createPlayerSystem;
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        var context = Contexts.sharedInstance;
        system = new LogHealthSystem(context);
        createPlayerSystem = new CreatePlayerSystem(context);
        createPlayerSystem.Initialize();

    }
    private void Update()
    {
        system.Execute();
    }

}
3.System的根节点

     说白了就是一个所有System的集合：

public sealed class SystemRoot : Feature
{
    public SystemRoot(Contexts contexts) {
        Add(new CreatePlayerSystem(contexts));
        Add(new LogHealthSystem(contexts));
    }
}

     但是直接调用这个集合的初始化或者执行函数，其中的所有系统都可以执行对应函数，所以还是很方便的：

public class GameController : MonoBehaviour
{
    SystemRoot _systems;
    void Start()
    {
        _systems = new SystemRoot(Contexts.sharedInstance);
        _systems.Initialize();

    }
    private void Update()
    {
        _systems.Execute();
    }
}
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