Unity ECS编程官方文档选译——ECS In Detail（1）_unity ecs官方文档

一、Entity，Component与内存布局

 

1，Entity

 

Entity（本质上）是一个ID。你可以把它当作一种超级轻量级的GameObject，默认情况下它甚至没有名字。

您可以在运行时从Entity动态添加或删除Component。Entity ID是可靠的。 实际上，如果你想要存储对另一个Component或Entity的引用，使用Entity ID去存储也是唯一可靠的方式。

 

译注：作者说把Entity当作GameObject有一定的误导性，实际上它和GameObject非常不同。Entity本质是数据（就是Component）分类分组以后得到的一个ID而已，我们用这个ID去操作一组相同类型的数据。

 

2，IComponentData

 

传统的Unity Component（包括MonoBehaviour）是面向对象的类，所以说它包含了数据和定义行为的方法。IComponentData是纯粹的ECS类型的组件，意味着他不定义行为，只包含数据。IComponentData是结构体(struct)而非类（class），所以他们进行值拷贝而不是引用拷贝。

 

你一般需要使用如下模式去修改IComponentData的值：

var transform = group.transform[index]; //读取
 
transform.heading = playerInput.move; //修改
transform.position += deltaTime * playerInput.move * settings.playerMoveSpeed;
 
group.transform[index] = transform; //写入

 

注意：ECS很快就要基于C#7.0编译了，如果使用C#7.0的 ref return特性就使额外的内存分配变得没有必要了。

 

IComponentData结构体不能包含对托管对象的引用，因为组件里所有的数据都存在于简单的没有垃圾回收的块（chunk）里。

 

译注：IComponentData作为struct直接在栈里分配，它不像class一样分配在托管堆里，不进行垃圾回收，是实现所谓“连续紧凑的内存布局”的好结构。
纯粹ECS下，Component名为Component，但要抛弃过去的认识，实际上它就只是纯粹的数据而已，与逻辑完全无关。

 

3，EntityArchetype

 

一个EntityArchetype是一个ComponentType构成的独特数组。EntityManager使用它来对所有使用相同ComponentType的Entity进行分组。

 

// 使用typeof关键字从一组Component中创建一个EntityArchetype
EntityArchetype archetype = EntityManager.CreateArchetype(typeof(MyComponentData), typeof(MySharedComponent));
 
// 相同功能的API，但是更轻巧也更高效
EntityArchetype archetype = EntityManager.CreateArchetype(ComponentType.Create<MyComponentData>(), ComponentType.Create<MySharedComponent>());
 
// 从EntityArchetype创建一个Entity
var entity = EntityManager.CreateEntity(archetype);
 
// 方便起见，隐式地创建一个EntityArchetype
var entity = EntityManager.CreateEntity(typeof(MyComponentData), typeof(MySharedComponent));

 

4，EntityManager

 

EntityManager拥有EntityData、EntityArchetypes、 SharedComponentData和ComponentGroup。

你在EntityManager 里面可以找到API来创造Entity、检查一个Entity是否存活、实例化Entity以及添加或移除组件。

 

使用EntityManager对Entity进行操作实例如下：

// 创建一个不包含Component的Entity
var entity = EntityManager.CreateEntity();
 
// 在运行时向Entity动态添加Component
EntityManager.AddComponent(entity, new MyComponentData());
 
// 获取Entity的ComponentData
MyComponentData myData = EntityManager.GetComponentData<MyComponentData>(entity);
 
// 设置Entity的ComponentData
EntityManager.SetComponentData(entity, myData);
 
// 在运行时从Entity动态移除Component
EntityManager.RemoveComponent<MyComponentData>(entity);
 
// 是否存在拥有指定Component的Entity？
bool has = EntityManager.HasComponent<MyComponentData>(entity);
 
// Entity是否alive？
bool has = EntityManager.Exists(entity);
 
// 实例化Entity
var instance = EntityManager.Instantiate(entity);
 
// 销毁这个实例
EntityManager.DestroyEntity(instance);

 

EntityManager也提供了批处理的API来一次创建或销毁多个Entity，这些API显然更快，出于性能考虑，我们应该尽可能地使用这些API。

// 实例化500个Entity并它们的ID写到instances这个数组
var instances = new NativeArray<Entity>(500, Allocator.Temp);
EntityManager.Instantiate(entity, instances);
 
// 销毁这500个实例
EntityManager.DestroyEntity(instances);

 

5，内存块（chunk）的实现详情

 

每个Entity的ComponentData都储存于我们称之为内存块（chunk）的地方。ComponentData以流的方式布局，意味着：所有类型为A的Component，都被紧紧地包裹在一个数组里面。紧跟着的是包裹着B类型Component的数组，再紧跟着的是包裹着C类型Component的数组，以此类推。

每个内存块总是链接到一个具体的EntityArchetype上，从而在一个块里的所有Entity都遵循完全相同的内存布局。在遍历Component时，块内Component的内存访问总是完全线性的，并没有浪费加载到缓存行中。这点必须要保证。

ComponentDataArray本质上是一个迭代器，它能够遍历全部与所需Component兼容的EntityArchetype。就访问EntityArchetype来说，就是去遍历所有与它相匹配的块；就访问块来说，就是去遍历所有在那个块里的Entity。

 

译注：原文<ComponentDataArray is essentially an iterator over all EntityArchetypes compatible with the set of required components; for each EntityArchetype iterating over all chunks compatible with it and for each chunk iterating over all Entities in that chunk.>。

 

一旦一个块里的Entity都被访问过了，我们就找到下一个匹配的块，然后访问那里面的那些Entity。

当Entity被销毁了，我们就把别的Entity移到它的位置去，然后再更新Entity表。
如上文所说，要对Entity的线性布局做出有力保证，所以这么做是必需的。Component数据在内存中移动的代码也经过了高度优化。

 

译注：Unity官方ECS样例： Unity-Technologies/EntityComponentSystemSamples

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所以，Entity、Component只相当于纯粹的数据，一点逻辑处理都没有。写逻辑处理的部分的是System和Job。第二部分的“System、Job和多线程处理”的部分会进行阐述，这一部分有点复杂，很多地方我也没有搞懂作者在说些什么（假如作者自己知道自己在说什么的话），为了避免误人子弟，这一部分的译文过几天再出。。。

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