Unity学习：ECS学习（一）Hybrid模式ECS控制刺蛇移动

Unity 2018 的新功能 ECS 现在已经放出了预览版本，我们现在就来尝试一下

—

Hybrid模式

hybrid 就是混合模式，因为 Unity ECS 现在还只有预览版本

对 GameObject 和各种 Render 支持很差

所以混合模式可以看成现在的 GameObject 模式到纯 ECS 之间的过渡模式

Hybrid 模式下，并没有在效率上有非常大的提升

比起纯 ECS 模式

初始化时间（遍历寻找Entity的过程）无法优化
载入时间无法优化
数据在内存中是随机获取的，非线性，执行效率下降
无法利用多核处理器
没有SIMD

但是我们任然可以先尝试通过这种方式，来提高编程效率

并提前熟悉 Unity ECS 的思维模式

资源准备

首先导入了一组星际争霸中刺蛇的 Sprite

先在 Sprite Editor 中切好了刺蛇的走路 Sprite

做好了刺蛇16个方向走路的动作 Animation 和 Animator

Animator 增加参数 Direction Float 控制刺蛇的移动方向

总共 16 方向做好从 AnyState 到每个方向的 Direction 条件

我们不需要转换动画，所以每个 translation 的 setting 里面的 duration 都改成 0

并且要把 Can translate to self 取消勾选，不然永远会卡第一帧

我们先通过简单的键盘操作来控制刺蛇移动

设计我们的系统和实体

实体

单位实体 Unit 包含的组件

位置 Position
速度 Velocity
单位 Unit
输入 PlayerInput
可转向 Directable

系统

逻辑系统

运动系统-需要

位置 Position
速度 Velocity

输入系统-需要的组件

输入 PlayerInput
速度 Velocity

同步 GameObject 状态的系统

同步 transform 系统

位置 Position
Transform

同步刺蛇 Animator 方向状态的系统

速度 Velocity （速度控制朝向）
Animator

编写上述组件和系统的代码

组件

位置

using Unity.Mathematics;
using UnityEngine;
public class Position2D : MonoBehaviour {
    // 位置 x y
    public float2 Value;
}

输入

using Unity.Mathematics;
using UnityEngine;

public class PlayerInput : MonoBehaviour {
    // 输入 x y
    public float2 Move;
}

可转向

using Unity.Mathematics;
using UnityEngine;

public class Directable : MonoBehaviour {

}

单位

using Unity.Mathematics;
using UnityEngine;

public class Unit : MonoBehaviour {
  
}

速度

using Unity.Mathematics;
using UnityEngine;
public class Velocity : MonoBehaviour {
    // 速度 x y
    public float2 Value;

}

大家可以看到我们这边都是继承的 MonoBehavior ，有的还是一些空的类

继承 MonoBehavior 才能被添加到 GameObject 中,至于空类的作用我们下面在讲系统的时候来讲

系统

ECS 中的 S 意为 System 就是系统了，系统的做法，下面已经比较清楚了

在系统中可以通过 GetEntities 来自动获得声明好的结构体数据

结构体数据是从哪里获得的呢？

答案是从游戏中所有的 Entity 来自动获取，由于我们使用的是一个 GameObject ，要获得这个 GameObject 的数据，需要在这个 GameObject 中添加一个内置脚本 GameObjectEntity

表示我们这个 GameObject 是一个 Entity 了

那么大家可能也就知道上面那些空类的作用了

假如我们不对 GameObject 添加 Directable 脚本的话

就无法被 SyncAnimatorDirectionSystem（见下方代码）中的 GetEntities 来获得

1	GetEntities <T>

的作用就是获取含有 T 中所有字段类型的所有 Entity

System 可以使用 UpdateAfter 或者 UpdateBefore 来控制其执行顺序

输入

using Unity.Entities;
using Unity.Mathematics;
using UnityEngine;
public class PlayerInputSystem : ComponentSystem {
    struct PlayerData {

        public PlayerInput Input;
        public Velocity Velocity;

    }

    protected override void OnUpdate () {
        float dt = Time.deltaTime;

        foreach (var entity in GetEntities<PlayerData> ()) {
            var pi = entity.Input;

            pi.Move.x = Input.GetAxis ("Horizontal");
            pi.Move.y = Input.GetAxis ("Vertical");

            entity.Velocity.Value = new float2 (pi.Move.x, pi.Move.y);

        }
    }
}

移动

using Unity.Entities;
using Unity.Mathematics;
using UnityEngine;
public class UnitMoveSystem : ComponentSystem {
    struct MoveUnit {

        public Position2D Position;

        public Velocity MoveSpeed;

        public Unit unit;
    }

    protected override void OnUpdate () {
        var dt = Time.deltaTime;
        foreach (var entity in GetEntities<MoveUnit> ()) {
            var pos = entity.Position;
            pos.Value += entity.MoveSpeed.Value * dt;
        }
    }
}

同步位置

using Unity.Collections;
using Unity.Entities;
using Unity.Mathematics;
using UnityEngine;

[UpdateAfter (typeof (UnitMoveSystem))]
public class SyncTransformSystem : ComponentSystem {
    public struct Data {

        [ReadOnly] public Position2D Position;

        public Transform Output;
    }

    protected override void OnUpdate () {
        foreach (var entity in GetEntities<Data> ()) {
            float2 p = entity.Position.Value;
            entity.Output.position = new float3 (p.x, p.y, 0);
        }
    }
}
````

#### 同步动画朝向状态
```` C#
using Unity.Collections;
using Unity.Entities;
using Unity.Mathematics;
using UnityEngine;

[UpdateAfter (typeof (PlayerInputSystem))]
public class SyncAnimatorDirectionSystem : ComponentSystem {

    public struct Data {

        [ReadOnly] public Velocity moveSpeed;

        public Animator Output;

        public Directable directable;
    }

    protected override void OnUpdate () {
        foreach (var entity in GetEntities<Data> ()) {

            float2 p = entity.moveSpeed.Value;

            var angle = Mathf.Atan2 (p.x, p.y) * Mathf.Rad2Deg;
            if (angle < 0) {
                angle = 360 + angle;
            }
            
            entity.Output.SetFloat ("Direction", angle);

        }
    }
}
````

然后在 刺蛇的 Prefab 下添加需要的组件脚本

如下图

{% asset_img unity_02.png 刺蛇预制体的脚本添加 %}

加载刺蛇预制体,这里使用 Lua 加载的

``` Lua
     local go = UnityEngine.GameObject.Instantiate(prefab)

效果

按 wasd 来操作刺蛇移动