实体组件系统

ECS编程是一种默认提供高性能的编码方法。

该系统由三个术语组成。

1. 实体
2. 组件
3. 系统

让我们详细学习这个概念

在本实体-组件系统教程中，您将学到

• 什么是实体-组件-系统？
• 什么是实体？
• 什么是组件？
• 什么是系统？
• 组合
• ECS的优势
• 使用ECS的缺点
• 实体组件系统示例
• ECS中的数据流

什么是实体？

实体是代表模拟空间中某个参与者的独立对象。它没有实际的数据或行为。组件赋予实体数据。它通常是一个结构体或字典。

例如，如果我们正在模拟游戏宇宙Minecraft，游戏宇宙中所有可见、有形的事物都算作实体。

什么是组件？

组件是归属于实体的单一行为。组件的名称最好能传达实体将要表现出的行为。然而，组件本身没有任何行为。它们是附加到实体上的可重用模块。组件提供外观、行为和功能。

所有逻辑都通过组件实现，这有助于您通过混合和配置组件来定义不同类型的对象。

什么是系统？

系统将迭代许多组件来执行低级

功能，例如渲染图形、执行物理

计算或寻路。它为组件类提供全局范围、管理和服务。

但是，系统不是可选的，但我们可以使用它们来分离逻辑和数据。它还有助于您处理逻辑组件，充当数据容器。

示例

• 重力（速度）- 它有助于您因重力而加速速度
• 它将速度添加到位置
• 根据 AI 代理设置由机器人控制的实体输入
• 渲染（位置、精灵）- 绘制精灵
• 玩家控制（输入玩家）- 帮助您根据控制器设置玩家控制的实体输入。

组合

组合是您可以附加更多组件以添加额外外观、行为或功能的元素。您还可以更新组件值以配置实体。

ECS的优势

以下是ECS在编程中的优势

• 您可以创建更短、更简单的代码。
• 非常灵活的涌现行为。
• 它为 3D 和 VR 开发提供了架构。
• 使非技术人员可以通过行为进行脚本编写。
• 它有助于您划分单体类。
• 易于复用和组合。
• 便于单元测试和模拟。
• 它允许您构建复杂程度的 VR 应用程序。
• 在运行时用模拟组件替换组件。
• 它有助于您扩展新功能。
• ECS是一种友好的并行处理和多线程方法，
• 帮助您将数据与其作用的函数分离
• 通过混合可重用部件，在定义对象时提供更好的灵活性。
• 它通过解耦、封装、模块化、可重用等方法提供了清晰的设计。

使用ECS的缺点

以下是使用ECS的一些缺点

• 不如 MVC 等其他模式那样明确定义。
• 难以正确应用，容易误用。好的组件需要更多地考虑设计。
• ECS 要求编写许多小型系统，这些系统会迭代可能数量庞大的实体，从而增加了编写非常低效代码的风险。
• 大多数人甚至从未听说过这种模式。

实体组件系统示例

让我们看看兔子的例子

看到这些组件周围的虚线框。那就是兔子实体——只是组件的容器。您也可以将实体定义为任何组件子集的聚合。

您可以看到上面给出的图像。它是兔子实体之一——只不过是组件的容器。您可以将实体定义为任何组件子集的聚合，例如胡萝卜。

ECS中的数据流

ECS 模型中的系统行为是从一个状态到另一个状态的改变。

让我们通过这个例子来理解

行为：“树上的兔子因重力而坠落。”

如何实现上述行为？

您可以使其 z 值大于 0，然后随时间减小到 0。

行为：“生物会衰老。”

让我们看看如何实现这种行为？

您可以让生物组件具有年龄值，该值会随时间增加。

摘要

• 实体-组件-系统（ECS）是一种架构模式。
• 实体是代表模拟空间中某个参与者的独立对象。
• 组件是归属于实体的单一行为。
• 系统将迭代许多组件来执行低级功能，例如渲染图形、执行物理计算或寻路。
• 组合是您可以附加更多组件以添加额外外观、行为或功能的元素。
• 通过使用 ECS 模式，您可以创建更短、更简单的代码。
• 它不像 MVC 等其他模式那样明确定义。
• ECS 模型中的系统行为是从一个状态到另一个状态的改变。