Unity使用ECS架构entitas实现ui响应及回放系统

前言

最开始听说了守望先锋在开发的时候，使用了一个ECS的框架，就非常感兴趣。
ECS是一个可以基于现有的游戏引擎开发的架构，它是Entity、Component、System的集合简称，在游戏开发中，component仅用来存储数据，多个component可组成一个entity,而system多用于操作component，真正做到了以数据驱动游戏。
说到数据驱动的好处，就不得不提守望先锋的回放系统，在游戏中可谓是相当惊艳的功能，说得通俗一点，只要存储了数据，就能在你想看的时候，再重现一遍。

Entitas

在了解一些ECS架构的特点就希望自己能使用实际操作一下，然后在网上找到了entitas架构，然后还发现实际上早在unite2015和2016上，都有过相关的演示演讲，只能说自己孤陋寡闻了。
在github的介绍,Entitas是针对c#和unity实现ECS快速架构的解决方案。这就很完美的了，不需要重复造轮子，自然省下不少时间。

Entitas is a super fast Entity Component System (ECS) Framework specifically made for C# and Unity

github链接:https://github.com/sschmid/Entitas-CSharp

性能对比

演讲中还提到了与unity的MonoBehaviour的性能对比

HelloWorld

• 下载entitas，并导入到unity工程中
• 在unity中，选择Tools/Entitas/Preferences,全部设置为Everything,因为是简单demo,Contexts也只设置为Game,在前面的版本Contexts其实叫pool,所以也可以理解为对象池，所有的Entity都是从这里取的
  
• 按下Shift+ctrl+G，开始编译
• 新建一个脚本GameController,并开始实现简单的System添加

using System.Collections;using System.Collections.Generic;using UnityEngine;using Entitas;public class GameController : MonoBehaviour {    Systems _systems;    // Use this for initialization    void Start () {        var contexts = Contexts.sharedInstance;        _systems = CreateSystems(contexts);        _systems.Initialize();    }    // Update is called once per frame    void Update () {        _systems.Execute();        _systems.Cleanup();    }    private void OnDestroy()    {        _systems.TearDown();    }     Systems CreateSystems(Contexts contexts)    {        return new Feature("Root System")            ;    }}

• 将GameController绑定在场景的物体的中，运行就能看见场景的System与GameContext

回放系统

• 准备
  
  • 在看了entitas在unite2016演示后，然后就打算重现一下他演示的demo。
  • 首先说一下思路，demo以计数帧来驱动游戏的，然后记录下在某一帧的重要操作,然后在实现回放系统的时候，只需要从0开始重新运算，并在记录帧更新响应的数据，就实现了回放的系统，就这么简单，一方面这只是一个demo，一方面记录数据量不大，在实际中肯定还需要做一些优化计算的，不过还是大致思路还是一样的。
  • 这里有一个技巧就是，为了方便我们操作回放系统的数据，我们可以将回放系统的相关Systems，作为一个变量存在Component中。
• 实现一个简单的ui界面
  
• 为我们所需要的数据定义Component，这时候我们只需要新建一个类继承至IComponent即可，然后为其添加相应的变量，比如当前帧，能量值，消耗能量，是否为暂停。其中标记Game表示你所对应的Contexts,Unique表示唯一Entity

using Entitas;using Entitas.CodeGeneration.Attributes;[Game,Unique]public class TickComponent:IComponent{    //当前帧    public long currentTick;}

using Entitas;using Entitas.CodeGeneration.Attributes;[Game,Unique]public class ElixirComponent:IComponent{    //能量值    public float amount;}

using Entitas;[Game]public class ConsumeElixirComponent:IComponent{    //消耗的能量值    public int amount;}

using Entitas;using Entitas.CodeGeneration.Attributes;[Game,Unique]public class PauseComponent:IComponent {}

• 在unity中按下Shift+Ctrl+G开始编译
• 然后编写自己的TickUpdateSystem,IInitializeSystem是初始化执行的接口,IExecuteSystem是Unity的Update或者FixedUpdate执行的接口

using Entitas;//更新帧计数public class TickUpdateSystem : IInitializeSystem, IExecuteSystem{    readonly GameContext _context;    public TickUpdateSystem(Contexts contexts)    {        _context = contexts.game;    }    public void Initialize()    {        _context.ReplaceTick(0);    }    public void Execute()    {        if (!_context.isPause)            _context.ReplaceTick(_context.tick.currentTick + 1);    }}

• 然后将TickUpdateSystem，添加到最开始的Root System，在GameContext下就可以看着帧数的变化

using System.Collections;using System.Collections.Generic;using UnityEngine;using Entitas;public class GameController : MonoBehaviour {    Systems _systems;    // Use this for initialization    void Start () {        var contexts = Contexts.sharedInstance;        _systems = CreateSystems(contexts);        _systems.Initialize();    }    // Update is called once per frame    void Update () {        _systems.Execute();        _systems.Cleanup();    }    private void OnDestroy()    {        _systems.TearDown();    }     Systems CreateSystems(Contexts contexts)    {        return new Feature("Root System")        .Add(new TickUpdateSystem(contexts))            ;    }}

• 这样基本上就知道Component与System的编写，我就不再详细写下每一步了，感觉太多了。
  最后还是给出demo工程,链接:https://github.com/coding2233/Entitas-Replay-Demo

演示