ECS 架构

概述

ECS,即 Entity-Component-System(实体-组件-系统) 的缩写,其模式遵循组合优于继承原则,游戏内的每一个基本单元都是一个实体,每个实体又由一个或多个组件构成,每个组件仅仅包含代表其特性的数据(即在组件中没有任何方法),例如:移动相关的组件MoveComponent包含速度、位置、朝向等属性,一旦一个实体拥有了MoveComponent组件便可以认为它拥有了移动的能力,系统便是来处理拥有一个或多个相同组件的实体集合的工具,其只拥有行为(即在系统中没有任何数据),在这个例子中,处理移动的系统仅仅关心拥有移动能力的实体,它会遍历所有拥有MoveComponent组件的实体,并根据相关的数据(速度、位置、朝向等),更新实体的位置。

实体与组件是一个一对多的关系,实体拥有怎样的能力,完全是取决于其拥有哪些组件,通过动态添加或删除组件,可以在(游戏)运行时改变实体的行为。

ECS基本结构

先有一个World,它是系统和实体的集合,而实体就是一个ID,这个ID对应了组件的集合。组件用来存储游戏状态并且没有任何行为,系统拥有处理实体的行为但是没有状态。

简单来讲,这里的Entity是一个实体,类似于Unity中的GameObject,可以表示游戏中的单个对象。Component是Entity的一个属性,或者说一个Entity是由多个Component组合而成的,类似Unity中的Component,但一般定义为一个结构体,不包含任何函数。System来处理含有某些特定Component的Entity的某一类行为,如一个MoveSystem处理所有包含Position和Velocity组件的Entity的移动过程。

这边最主要区别就是把对象上的数据和行为剥离,由专门的System来处理某一种行为,而不是每个对象在自己的一个更新函数中处理所有和自己相关的操作。当然我们在平时面向对象设计过程中,也会有类似的管理器来处理对象的一部分行为,但ECS在架构设计的时候就将需要将这部分操作和需要的数据提前考虑清楚,使得每一个系统的都能符合ECS的要求。

实体(Entity)

实体只是一个概念上的定义,指的是存在你游戏世界中的一个独特物体,是一系列组件的集合。为了方便区分不同的实体,在代码层面上一般用一个ID来进行表示。所有组成这个实体的组件将会被这个ID标记,从而明确哪些组件属于该实体。由于其是一系列组件的集合,因此完全可以在运行时动态地为实体增加一个新的组件或是将组件从实体中移除。比如,玩家实体因为某些原因(可能陷入昏迷)而丧失了移动能力,只需简单地将移动组件从该实体身上移除,便可以达到无法移动的效果了。

样例

  • Player (Position, Sprite, Velocity, Health)
  • Enemy (Position, Sprite, Velocity, Health, AI)
  • Tree (Position, Sprite)

注:括号前为实体名,括号内为该实体拥有的组件

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Source: github.com/k4yt3x/flowerhd
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