学习Unity 2019 ECS 框架（一）

HelloCube

ForEach

ForEach是一个合体的Cubes共同旋转的简单场景。数组

RotatingCube挂载了RotationSpeed Convert to Entity，将该GameObject转换为Entity，该物体的GameEngine Component是Transform，做为一个旋转单位，保存为实体貌似也是正确的，ECS中C做为数据集合，做为rotation component我认为也是能够的（更正：RotationSpeedAuthoring没有处理旋转，只是单纯记了个数据，所以它不是Component)。缓存

public class RotationSpeedSystem_ForEach : ComponentSystem安全

对应ECS中的Systsem，也是Component，Unity ECS居然能够一个脚本同时做为System和Component，此到处理的RotationCube的旋转，是个Component，同时这个场景中只有单个旋转须要处理，同时做为System专门处理物体旋转也行。框架

RotationSpeedAuthoring_ForEach继承了MonoBehaviour，所以须要在场景内的GameObject上挂载，接着它又实现了IConvertGameObjectToEntity接口，里面只有一个接口方法void Convert(Entity entity, EntityManager dstManager, GameObjectConversionSystem conversionSystem);dom

这个接口是转化为实体，将GameObject的Behaviour转化为实体？不该该是Component么，Convert方法里new RotationSpeed_ForEach，这应该是个真正的实体了。ide

public void Convert(Entity entity, EntityManager dstManager, GameObjectConversionSystem conversionSystem) { var data = new RotationSpeed_ForEach { RadiansPerSecond = math.radians(DegreesPerSecond) }; dstManager.AddComponentData(entity, data); }

EntityManager在Unity.Entities命名空间下，里面有各类AddComponent/AddComponentData方法，Convert实例化了RotationSpeed_ForEach，关于RotationSpeed_ForEach它属于Component，实现了IComponentData接口，这个接口很是简单==过于简单，啥都没有只是说了这个接口的含义，嗯，长成这样函数

namespace Unity.Entities { public interface IComponentData { } }

这样看来Unity的ECS框架和普通ECS很不同，从Component能够直接建立Entity，我认为继承自MonoBehavious的类是组件，这个组件实现了ConvertGameObjectToEntity并在Convert方法中将自身做为数据加入EntityManager。url

public class RotationSpeedSystem_ForEach : ComponentSystem { protected override void OnUpdate() { Entities.ForEach((ref RotationSpeed_ForEach rotationSpeed, ref Rotation rotation) => { var deltaTime = Time.deltaTime; rotation.Value = math.mul(math.normalize(rotation.Value), quaternion.AxisAngle(math.up(), rotationSpeed.RadiansPerSecond * deltaTime)); }); }

继承自ComponentSystem集中处理OnUpdate的每帧刷新，Unity说如今这种作法不是最优解，但足以将ComponentSystem Update (logic) and ComponentData (data)解耦合，MonoBehavious已经再也不处理OnUpdate的刷新了。spa

ForEachWithEntityChanges

Spawner有个厉害的操做，将Hierarchy的预设转换为了Entity，并且EntityManager提供接口entityManager.Instantiate(prefab)，直接建立prefab实例，细节不说，直接看代码。.net

Entity prefab = GameObjectConversionUtility.ConvertGameObjectHierarchy(Prefab, World.Active); var entityManager = World.Active.EntityManager;

SpawnFromMonoBehaviour

这个示例我以为能体现一些ECS的优点，将数据和逻辑行为解耦，Spawner_FromMonoBehaviour只须要管理行为，而旋转数据由自身RotationSpeedAuthoring_IJobForEach，添加进EntityManager.AddComponentData(entity, data);统一处理。

Advanced/Boids

这个示例是大量计算海洋鱼群路径，模拟2个鱼群被鲨鱼追逐的轨迹运动。

基本思想是生成两个巨量鱼群，每帧刷新每条鱼的移动方位，先计算当前位置到targets[0]点的距离，变例所有的目标点取得最短距离。

NearestPosition方法并无返回值，这是Convert to Entity的好处，数值由Entity统一管理，提交的一方只要确保数据正确。

void NearestPosition(NativeArray<float3> targets, float3 position, out int nearestPositionIndex, out float nearestDistance ) { nearestPositionIndex = 0; nearestDistance = math.lengthsq(position-targets[0]); for (int i = 1; i < targets.Length; i++) { var targetPosition = targets[i]; var distance       = math.lengthsq(position-targetPosition); var nearest        = distance < nearestDistance; nearestDistance = math.select(nearestDistance, distance, nearest); nearestPositionIndex = math.select(nearestPositionIndex, i, nearest); } nearestDistance = math.sqrt(nearestDistance); }
 // Resolves the distance of the nearest obstacle and target and stores the cell index.
public void ExecuteFirst(int index) { var position = cellSeparation[index] / cellCount[index]; int obstaclePositionIndex; float obstacleDistance; NearestPosition(obstaclePositions, position, out obstaclePositionIndex, out obstacleDistance); cellObstaclePositionIndex[index] = obstaclePositionIndex; cellObstacleDistance[index] = obstacleDistance; int targetPositionIndex; float targetDistance; NearestPosition(targetPositions, position, out targetPositionIndex, out targetDistance); cellTargetPositionIndex[index] = targetPositionIndex; cellIndices[index] = index; }

Shark上挂载了GameObjectEntity

GameObjectEntity感受很是方便，在该物体知足enabled && gameObject.activeInHierarchy时，会自动AddToEntityManager(m_EntityManager, gameObject);加入到EntityManager的组件管理中，CreateEntity(entityManager, archetype, components, types);生成一个实体返回。

public static void CopyAllComponentsToEntity(GameObject gameObject, EntityManager entityManager, Entity entity) { foreach (var proxy in gameObject.GetComponents<ComponentDataProxyBase>()) { // TODO: handle shared components and tag components
        var type = proxy.GetComponentType(); entityManager.AddComponent(entity, type); proxy.UpdateComponentData(entityManager, entity); } }

它能够将这个GameObject上所有的Component转成ComponentData，并且在OnEnable/OnDisable都有处理。

来看下SpawnRandomInSphere，虽然类的命名是在球体半径中随机生成鱼，但这个类里面干的事情全是提交数据，它是和Entity打交道，没有处理生成鱼的行为。

它继承自MonoBehaviour，也就是说这个类会直接挂在场景内的GameObject上，后面两个接口分别是声明须要建立的prefab和将这个GameObject的数据转换为Entity。

public class SpawnRandomInSphere : MonoBehaviour, IDeclareReferencedPrefabs, IConvertGameObjectToEntity { public GameObject Prefab; public float Radius; public int Count; // Lets you convert the editor data representation to the entity optimal runtime representation
            public void Convert(Entity entity, EntityManager dstManager, GameObjectConversionSystem conversionSystem) { var spawnerData = new Samples.Boids.SpawnRandomInSphere // 自定义的数据格式，是个继承ISharedComponentData的结构体 { // The referenced prefab will be converted due to DeclareReferencedPrefabs. // So here we simply map the game object to an entity reference to that prefab.
                    Prefab = conversionSystem.GetPrimaryEntity(Prefab),// 将GameObject Prefab转变为一个实体返回 Radius = Radius, Count = Count }; dstManager.AddSharedComponentData(entity, spawnerData); } // Referenced prefabs have to be declared so that the conversion system knows about them ahead of time
            public void DeclareReferencedPrefabs(List<GameObject> referencedPrefabs) { referencedPrefabs.Add(Prefab); } }

SpawnRandomInSphereSystem并非World，而是ComponentSystem它处理全部提交的ComponentData.

var spawnPositions = new NativeArray<float3>(toSpawnCount, Allocator.TempJob); GeneratePoints.RandomPointsInUnitSphere(spawnPositions);

NativeArray<T>只能容纳值对象。

在建立的时候除了指定length外，还须要指定allocator模式：Temp（临时）,TempJob（Job内临时）,Persistent（持久）。

这是Unity官方提供的容器类，它所指定的allocator模式多是相似Temp对应栈内存分配，Persistent对应堆内存分配的方式。
它只是简单的封装一下数组，本质和普通的struct数组彷佛没什么区别，都能内存连续使cpu更容易命中缓存。

var entities = new NativeArray<Entity>(toSpawnCount, Allocator.Temp); for (int i = 0; i < toSpawnCount; ++i) { entities[i] = PostUpdateCommands.Instantiate(spawner.Prefab); }

生成随机点是由Unity.Mathematics提供的接口，没有看到生成随机点后的返回，这个方法是void.Instantiate是EntityCommandBuffer的建立函数，Unity注释说This code is placeholder until we add the ability to bulk-instantiate many entities from an ECB，这句生成只是个占位符，用于理解逻辑，真正的生成在其余地方。

for (int i = 0; i < toSpawnCount; i++) { PostUpdateCommands.SetComponent(entities[i], new LocalToWorld { Value = float4x4.TRS( localToWorld.Position + (spawnPositions[i] * spawner.Radius), quaternion.LookRotationSafe(spawnPositions[i], math.up()), new float3(1.0f, 1.0f, 1.0f)) }); }

随后计算每一个实体看下目标点的下一个位置，鱼的行进路线是看向目标点的，这个计算是当前点的世界坐标+生成点（游戏初始化时）*生成鱼群半径+转向目标的转动偏移。

最后计算完了这些数据，SpawnRandomInSphereSystem将这个节点的数据删除。

Boid : MonoBehaviour

本实例中有3个Boid变体，Boid类只是ComponentData，并转换为Entity.

BoidSystem : JobComponentSystem

能够直接看BoidSystem,发现行为代码在MergeCells中，有3个方法ExecuteFirst、ExecuteNext、NearestPosition。

MergeCells使用的[BurstCompile]编译器，也许这是我找不到ExecuteFirst、ExecuteNext调用地方的缘由，在ExecuteFirst中分别计算了到障碍物和到目标点的最近点，计算最近点是当前点到全部障碍、目标的穷举运算。

看了一篇文章https://gameinstitute.qq.com/community/detail/126083，上面说Unity的ECS和JobSystem很类似，C# JobSystem 只支持structs和NativeContainers，并不支持托管数据类型。因此，在C# JobSystem中，只有IComponentData数据能够被安全的访问。