ECS之System系统

洪流学堂,让你快人几步。你好,我是跟着大智学Unity的萌新,我叫小新,最近在跟着大智学习DOTS。

上一节咱们学习了Component组件,今天咱们来看看System吧!

ECS之System系统

System,也就是系统,ECS中的S,其中包含逻辑,用于处理component中的数据。例如,一个system可以根据entity的速度和deltaTime(时间间隔)更新entity的位置。

系统的实例化

ECS会自动检测工程中的System类,并且在运行时实例化他们,然后把每个检测到的系统添加到一个默认的system组中。

你可以使用system特性(attribute)来指定system所在的组和在组中的顺序。如果你不指定一个父类,Unity会将系统加入默认世界的Simulation系统组,system在这个组中的顺序一旦确定下来不会变,但是无法指定具体的顺序。你也可以使用一个特征来禁用自动创建。

system的update循环是由它所在的ComponentSystemGroup驱动的。ComponentSystemGroup也是一种特殊的system,主要职责就是update子系统。组也可以嵌套。System的时间是由所在的World决定的,同时World的时间也是由一个系统来更新:UpdateWorldTimeSystem

使用Entity Debugger窗口可以查看system的配置。(菜单栏:Window > Analysis > Entity Debugger)

系统类型

Unity的ECS提供了几种类型的系统。通常来说,实现游戏逻辑和处理数据的系统会继承SystemBase。其他系统类都有特殊的目的,通常可以直接使用已有的EntityCommandBufferSystemComponentSystemGroup实例。

  • SystemBase 创建系统时的基类
  • EntityCommandBufferSystem 给其他系统提供EntityCommandBuffer实例。每个默认的系统组在子系统列表的开头和结尾都有一个Entity Command Buffer System。这样ECS就可以在同一帧批量处理一些结构性的变化,减少同步点。
  • ComponentSystemGroup 用于组织其他system并且维护更新顺序。
  • GameObjectConversionSystem 用于将GameObject转为Entity。仅在Editor中执行。

重要提示ComponentSystemJobComponentSystem即将被弃用,使用SystemBaseEntities.ForEach

系统更新顺序

可以使用Component System Group来指定系统更新的顺序。使用[UpdateInGroup]特性可以指定一个系统所在的组,然后可以使用[UpdateBefore][UpdateAfter]属性来指定system在组内更新的顺序。

ECS框架创建了一组默认的system组,你可以用来在每一帧的特定时间更新你的系统。system组是可以嵌套的,这样可以保证group中的所有system都在特定的阶段更新,并且在组内的更新顺序还可以保证。

Component System Groups

ComponentSystemGroup类中包含了一组相关的system,他们应该以一个特定的顺序一起更新。ComponentSystemGroup继承了ComponentSystemBase,所以它和别的system类似,可以参与排序,也有OnUpdate()方法。这也意味着ComponentSystemGroup可以嵌套在别的ComponentSystemGroup中,从而形成一个树状结构。

默认情况下,当一个ComponentSystemGroup的Update方法被调用时,会调用它所有的子system上面的Update方法。如果哪个子系统本身是一个group,Update调用会传递下去。遍历的过程是深度优先搜索。

System排序特性(Attribute)

  • [UpdateInGroup] 此系统应该是指定ComponentSystemGroup的成员。如果没有这个特性修饰,系统将自动添加系统到默认World的SimulationSystemGroup(请参见下文)。
  • [UpdateBefore]和[UpdateAfter] 相对于其他系统设置更新顺序。特性里指定的系统类型必须是同一个System组的成员。跨组的系统执行顺序会根据父system的顺序执行:
    • 例如:如果SystemA在GroupA中,而SystemB在GroupB中,并且GroupA和GroupB都是GroupC的成员,则GroupA和GroupB的顺序将隐式确定SystemA和SystemB的相对顺序;无需对系统进行明确排序。
  • [DisableAutoCreation] 防止在默认世界初始化期间创建系统。这样你必须手动创建和更新系统。但是,你可以将带有此标签的系统添加到ComponentSystemGroup的更新列表中,然后它将像该列表中的其他系统一样自动进行更新。

默认系统组

默认的World包含了一个树状的ComponentSystemGroup实例结构。只有三个根级别的系统组被添加到Unity Player的循环中(以下列表还显示了每个组中的预定义系统):

  • InitializationSystemGroup(在游戏循环的Initialization阶段的末尾更新)
    • BeginInitializationEntityCommandBufferSystem
    • CopyInitialTransformFromGameObjectSystem
    • SubSceneLiveLinkSystem
    • SubSceneStreamingSystem
    • EndInitializationEntityCommandBufferSystem
  • SimulationSystemGroup(在游戏循环的Update阶段的末尾更新)
    • BeginSimulationEntityCommandBufferSystem
    • TransformSystemGroup
      • EndFrameParentSystem
      • CopyTransformFromGameObjectSystem
      • EndFrameTRSToLocalToWorldSystem
      • EndFrameTRSToLocalToParentSystem
      • EndFrameLocalToParentSystem
      • CopyTransformToGameObjectSystem
    • LateSimulationSystemGroup
    • EndSimulationEntityCommandBufferSystem
  • PresentationSystemGroup(在游戏循环的PreLateUpdate阶段的末尾更新)
    • BeginPresentationEntityCommandBufferSystem
    • CreateMissingRenderBoundsFromMeshRenderer
    • RenderingSystemBootstrap
    • RenderBoundsUpdateSystem
    • RenderMeshSystem
    • LODGroupSystemV1
    • LodRequirementsUpdateSystem
    • EndPresentationEntityCommandBufferSystem

请注意,此列表的特定内容可能会更改。

多个世界

你可以创建多个世界替换掉默认世界,或者在默认世界的基础上再添加世界。同一个component system可以在多个World中实例化,每个系统实例可以在不同的位置以不同的速率更新。

目前无法手动更新给定世界中的每个系统。不过你可以控制在哪个世界中创建哪些系统,以及应将其添加到哪些现有系统组中。因此,自定义WorldB可以实例化SystemX和SystemY,将SystemX添加到默认的World's SimulationSystemGroup,并将SystemY添加到默认世界的PresentationSystemGroup。这些系统可以像往常一样相对于同组system进行排序,并将与相应的组一起进行更新。

为了支持这种用法,现在提供了一个ICustomBootstrap接口:

public interface ICustomBootstrap
{
    // Returns the systems which should be handled by the default bootstrap process.
    // If null is returned the default world will not be created at all.
    // Empty list creates default world and entrypoints
    List<Type> Initialize(List<Type> systems);
}

当实现此接口时,在默认世界初始化之前,组件系统类型的完整列表将传递给类的Initialize()方法。自定义的引导程序可以遍历此列表,并在任何所需的World中创建系统。可以从Initialize()方法返回一个系统列表,这些系统将作为常规默认世界初始化的一部分创建。

例如,以下是自定义MyCustomBootstrap.Initialize()实现的典型过程:

  1. 创建任何其他Worlds及其顶级ComponentSystemGroups。
  2. 对于系统类型列表中的每个类型:
    1. 向上遍历ComponentSystemGroup层次结构以找到此系统Type的顶级组。
    2. 如果它是在步骤1中创建的组之一,在该世界中创建系统,然后使用将其添加到层次结构中group.AddSystemToUpdateList()
    3. 如果不是,将此类型附加到列表,可以返回给默认世界DefaultWorldInitialization。
  3. 在新的顶级组上调用group.SortSystemUpdateList()
    1. (可选)将它们添加到默认世界组的其中之一
  4. 将未处理的system列表返回给DefaultWorldInitialization。

注意: ECS框架通过反射找到你的ICustomBootstrap实现。

提示和最佳做法

  • 使用[UpdateInGroup]为你编写的每个系统指定系统组。如果不指定,则默认组为SimulationSystemGroup。
  • 可以在Unity循环中手动选定的ComponentSystemGroups来更新系统。将[DisableAutoCreation]特性添加到组件系统(或系统组)可防止将其创建或添加到默认系统组。你仍然可以使用World.GetOrCreateSystem()方法手动创建系统并通过从主线程手动调用MySystem.Update()进行更新。这是在Unity Player循环中的其他位置插入系统的简便方法(例如,你想要系统在这一帧的更早或更晚运行)。
  • 如果可以使用已有的EntityCommandBufferSystem,而不要添加新的。一个EntityCommandBufferSystem代表一个同步点,在该同步点,主线程在处理任何未完成的EntityCommandBuffer之前会等待工作线程执行完成。与创建新的EntityCommandBufferSystem相比,在每个根级系统组中重用已有的Begin / End系统不容易引入执行间隙。
  • 避免在ComponentSystemGroup.OnUpdate()中加入自定义逻辑。由于从ComponentSystemGroup功能上来说,它本身就是一个组件系统,因此你可能很想在OnUpdate()方法中添加自定义处理,执行一些job,生成一些job等。通常建议不要这样做,因为从外部不清楚自定义逻辑在更新组成员之前还是之后执行。最好将系统组限制为一种分组机制,然后在组内明确排序的system中实现特定的逻辑。

扩展阅读

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