ET框架6.0分析一、ECS架構

寡人正在Coding發表於2023-05-14
框架架構

概述

ET框架的ECS架構是從ECS原生設計思想變形而來的（關於ECS架構的分析可以參考跳轉連結：《ECS架構分析》），其特點是：

  • Entity：實體可以作為元件掛載到其他實體上，Entity之間可以有父子巢狀關係，和其他ECS架構一樣，Entity只允許是純資料的（除了基本介面）
  • System：和其他ECS架構相比，一樣的是系統是純函式。不一樣的是ET的系統不是“自驅”的，而是響應式的。與其說是System，個人倒是覺得可以認為是EventHandle事件處理函式。

ET框架是基於U3D的，它的Entity和System的有點像GameObject的資料和函式的拆分：Entity有GameObject的元件式設計、父子巢狀、序列化等，而函式則被分成了多個系統（或者說事件響應函式），即被分成了Awake、Start、Update等等多個事件。和GameObject一樣，這套ECS是ET使用者開發者開發業務的“基石”。

Entity詳解

Entity繼承了IDisposable，在刪除的時候必須呼叫Dispose方法，以防非託管資源洩露

EntityStatus 狀態標籤標誌位

  • IsFromPool：當使用物件池管理時，被置為true，這樣就會在Dispose時會被物件池回收
  • IsRegister：這裡的註冊的語義可以被理解成是否全面被納入ET框架管理，有：
    • 加入ET的Entity樹，可以被遍歷更新
    • 在U3D環境下，會根據自身的ViewName，在U3D建立此Entity在U3D世界的GameObject的View對映（並對映父子關係）
    • 丟擲Regigster訊息
  • IsComponent：Entity是否作為元件，Dispose時若是元件，從其Entity（在ET是寫作parent，其語義就是被掛載到實體）中移除此元件，若不是就是從其父節點中移除此節點。（可以推論出，ET不允許Entity即作為子節點又作為元件）
  • IsCreated：是否被創造出來的，目前看起來只是在設定Domain時可能剛反序列化出來，拋一個反序列化事件出去。
  • IsNew：區分被建立還是被反序列化出來的，被建立出來被物件池管理

父子關係巢狀

  • 和其他父子節點一樣，子節點關聯父節點的生命週期（建立、更新、銷燬、序列化等）
  • parent 父節點或者自身作為元件所掛在在的Entity,取決於上述的IsComponent標誌位
  • childern 子節點表
  • childernDB 會被序列化的子節點表，在AddToChildren時會判斷這個子節點是不是要被序列化，是則進表
  • 建立子節點時不要自己去new，使用Entity.AddChild的一系列介面

元件

  • 作為元件時，與父子關係巢狀類似，元件關聯實體的生命週期（建立、更新、銷燬、序列化等）
  • parent 父節點或者自身作為元件所掛在在的Entity,取決於上述的IsComponent標誌位（同上）
  • components 元件表
  • componentsDB 會被序列化的元件表，操作類似上述父子關係
  • 同樣，建立元件時也不應自己去New，使用AddComponent的一系列介面

InstanceId 例項Id

  • 由IdGenerator產生，每個程式每秒最多產生65535個例項ID，其包含時間、程式等資訊
  • 由於由物件池，InstanceId可以用於判斷該示例是否有效
  • 上述提到InstanceId帶有程式資訊，可以透過InstanceId鎖定物件位置發訊息，在Actor訊息中被用到

Scene

Scene是一個特殊的Entity，Entity是具有父子巢狀結構的，可以形成樹形結構，而Scene則被定義樹的根，它可以（注意是可以）沒有父節點，其他普通的（例如單例可能是例外）Entity必須有父節點或者作為元件掛載在Entity上。透過Scene來維護一棵Entity樹。

Domain

指向Entity所在的那棵樹的根節點，是指下述層次中的ZoneScene

Zone

Scene的Id，在伺服器端作為區服的索引id

層級

先來看看常見的客戶端模組生命週期管理分層：

  • App(Game)層：進入App時被初始化，持續整個應用程式生命週期。有資源管理模組，定時器模組，...
  • User（Player）層：跟隨玩家登入登出變化，登入被初始化，登出被清理掉。有揹包模組，技能模組，...
  • Scene層：隨場景變化，切場景時初始化並清理上一個場景，並重新整理某些關聯模組，GC... 有地圖，玩家角色單位，怪物 ...

ET的客戶端和上述類似，有：

  • Game + 單例：類似上述App層，有計數器、配置表、資源管理等單例元件
  • ZoneScene：類似上述User層，有UI、技能、任務、揹包等元件
  • CurrentScene：當前地圖（場景），有玩家、怪物、NPC等單位，還有場景相關的元件

在伺服器上，則不太一樣：

  • GameScene：管理程式必備的基礎元件
  • ZoneScene：當前ZoneScene業務相關的元件，比如Gate型別的ZoneScene包含GateSessionKeyCompontent，而Map型別的不用。
  • CurrentScene：伺服器多數服務不需要，可能地圖伺服器或者戰鬥伺服器會用到，像聊天服務大多數都用不到。

System詳解

ET框架的ECS架構的System,其最明顯的特徵它是響應式的，說是System，感覺更像是平時用的EventHandle事件處理函式

事件機制EventSystem

引述官方文件的介紹：

ECS最重要的特性一是資料跟邏輯分離，二是資料驅動邏輯。什麼是資料驅動邏輯呢？不太好理解，我們舉個例子:
一個moba遊戲，英雄都有血條，血條會在人物頭上顯示，也會在左上方頭像UI上顯示。這時候服務端發來一個扣血訊息。我們怎麼處理這個訊息？第一種方法，在訊息處理函式中修改英雄的血數值，修改頭像上血條顯示，同時修改頭像UI的血條。這種方式很明顯造成了模組間的耦合。第二種方法，扣血訊息處理函式中只是改變血值，血值的改變丟擲一個hpchange的事件，人物頭像模組跟UI模組都訂閱血值改變事件，在訂閱的方法中分別處理自己的邏輯，這樣各個模組負責自己的邏輯，沒有耦合。

這裡的事件機制被賦予了更多的意義，也就是ECS的System的核心意義：使業務更加的內聚，感知不到多個元件聚合在Entity中帶來的耦合。

事件型別

關聯Entity的事件型別

正規化為：

public class AAABBBSystem: BBBSystem<AAA>
{
	public override void BBB(AAA aaa)
	{
	}
}
/*
	- AAA是Entity的派生類
	- BBB是ET框架內建的一些事件名，如Awake、Start、Update...
	- 事件的丟擲可以帶N個引數，透過泛型處理的, 類似上述片段變形BBBSystem<AAA, Param1>這樣
	
	例如型別為Player的Entity的Awake事件訂閱處理：
 */
public class PlayerAwakeSystem: AwakeSystem<Player>
{
	public override void Awake(Player self)
	{
		//DoSomething
	}
}

ET框架自動丟擲

  • AwakeSystem：元件工廠建立元件後丟擲，只丟擲一次
  • StartSystem：Entity在UpdateSystem呼叫前丟擲
  • UpdateSystem：Entity每幀丟擲
  • DestroySystem：Entity被刪除丟擲
  • DeserializeSystem：Entity反序列化時丟擲
  • LoadSystem：EventSystem載入dll時丟擲，用於服務端熱更新，重新載入dll做一些處理，比如重新註冊handler

開發者手動丟擲

  • ChangeSystem：元件內容改變時丟擲若需要開發者進行丟擲

開發者自定義事件

引述官方示例：

    int oldhp = 10;
    int newhp = 5;
    // 丟擲hp改變事件
    Game.EventSystem.Run("HpChange", oldhp, newhp);

    // UI訂閱hp改變事件
    [Event("HpChange")]
    public class HpChange_ShowUI: AEvent<int, int>
    {
        public override void Run(int a, int b)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }

    // 模型頭頂血條模組也訂閱hp改變事件
    [Event("HpChange")]
    public class HpChange_ModelHeadChange: AEvent<int, int>
    {
        public override void Run(int a, int b)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }

可以看到：

  • 使用字串作為事件的key
  • 使用C#特性（Attrbute）Event對響應事件的處理類標記，且該處理類繼承AEvent
  • 可以帶若干引數，據官方文件最多三個，有需要可以自行擴充

訊息事件

引述官方示例：
除此之外還有很多事件，例如訊息事件。訊息事件使用MessageHandler來宣告，可以帶引數指定哪種伺服器需要訂閱，更具體的訊息事件可以參考訊息模組。

[MessageHandler(AppType.Gate)]
public class C2G_LoginGateHandler : AMRpcHandler<C2G_LoginGate, G2C_LoginGate>
{
	protected override void Run(Session session, C2G_LoginGate message, Action<G2C_LoginGate> reply)
	{
		G2C_LoginGate response = new G2C_LoginGate();
		reply(response);
	}
}

ECS架構用例

元件的組裝可以封裝起來，比如工廠模式，這裡只是示意

// 首先得有一個父節點
Entity parent = XXX
Human human = parent.AddChild<Human>();
Head head = human.AddComponent<Head>();
head.AddComponent<Eye>();
head.AddComponent<Mouse>();
head.AddComponent<Nose>();
head.AddComponent<Ear>();

class Eye: Entity
{
	public string Color { get; set; }
}

// 訂閱Eye的Awake事件處理（AddComponent時丟擲的）
public class EyeAwakeSystem: AwakeSystem<Eye>
{
	public override void Awake(Eye self)
	{
		self.Color = "Black";
	}
}

// ...

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