游戏中有多个蚂蚁群落,每个蚂蚁属于一个群落,如何设计数据结构?
- 方法1:为蚂蚁组件添加一个属性 ID,会造成逻辑中大量分支语句,如果分支语句逻辑不平衡可能带来 Job 调度问题,每个蚂蚁会有一份蚂蚁群落 ID 属性的拷贝,海量蚂蚁时造成存储空间的浪费
- 方法2:使用 TagComponent 标记不同的群落,蚂蚁群落个数不固定,运行时添加 TagComponent 不合适
TagComponent 个数太多,造成 Archetype 数量爆炸 - 方法3:使用 Shared Component 处理蚂蚁群落 ID,所有具有相同蚂蚁群落的蚂蚁共享相同的群落 ID 值,创建时确定,运行时不变,不会带来共享属性值频繁更新带来的 Structual Change 的影响,充分利用 WithShareComponentFilter 方法,快速通过一次查询处理所有蚂蚁初始化位置逻辑
读取工具选择
- SystemAPl.Query+Foreach
- IJobEntity / lJobChunk + EntityQuery
- ComponentLookup
写入工具选择
- EntityManager API
- Entity Command Buffer
- Entity Command Buffer ParallexWritter
- 根据查询结果直接对引用组件的数据写入
DOTS程序的两种模式
- Hybrid 混合模式:混合使用托管与非托管数据组件
- Pure 纯净模式:只使用非托管数据组件
定义宏:UNITY_DISABLE_MANAGED_COMPONENTS,会禁用托管对象
DOTS调试宏
- ENABLE_UNITY_COLLECTIONS_CHECKS
- UNITY_DOTS_DEBUG
为 release 版本生成调试信息
查看泄露点
Benchmark
Entity 创建的几种方式
- 子场景 Bake 方式
- 通过 EntityManager 实例化 Prefab 的 Entity 原型方式
- 通过 ECS 的 parallelwriter 实例化 ParallelWriter.Instantiate(index, protoType)
- 通过 EntityManager 的 CreateEntity 接口以及 RenderMeshUtility 手动创建 Entity 对象
效率由高到低,大致是 1 > 2 > 3 > 4
创建Entity方案推荐与细节
- 静态场景用子场景烘焙,动态场景对象用主线程创建
- 多线程创建只在对象初始化需要大量额外计算时使用,这种情况较少
- 通过 Prefab 实例化 Entity 的方式会在场景中额外保存一个 Entity,其 Archetype 与实例化后的 Entity 不同,所以对于有海量 prefab 对象的项目,注意 Archetype 数量对效率的影响。
- 完全通过脚本化生成 Entity 不是不能用,但尽量少用。
Component组件添加的几种方式
- EntityManager.AddComponent(EntityQuery query, new Component)
- EntityManager.AddComponent(NativeArray<Entity> entitie, new Component)
- Foreach + EntityManager.AddComponent
- Ecb.AddComponent(EntityQuery query, new Component)
- Ecb.AddComponent(NativeArray<Entity> entities, new Component)
- Foreach + Ecb.AddComponent(entity, new Component)
- Ecb + lJobChunk ScheduleParallel
- Ecb + lJobEntity ScheduleParallel
EntityManager 接口添加 Component 总结
- 使用上面 1 方式查询添加组件是最高效的方式
- 缓存 Entity 数组无论是访问还是做添加删除是没有必要的,性能差
- 多次调用为单个 Entity 添加组件接口会导致多次 structural change
- 如果为单个 Entity 添加多个组件尽量通过以下两个接口:
- CreateArchetype
- AddComponent(EntityQuery,ComponentTypeset)
- 先添加普通 Component,再添加 Enableable 修饰的 Component 比颠倒二者添加效率高
- 通过 Enableable 组件禁用与启用组件比直接添加删除组件性能要高,因为避免 structural change
- Structual Change 的操作主线程比工作线程更有效
- 标签组件的性能开销比数据组件要低。
数据的存储与传递方式
静态共享数据区交互
- static readonly xxx,只读
- SharedStatic<T>,可变数据,可读写,可以是非托管或托管数据
适合 SharedStatic<T> 的使用场景,网络数据读取
- 不可避免要做随机访问
- 网络数据要与 Entity 实体对象有映射关系
- 有跨 System 访问的需求
- 有数据共享和读写的需求
public struct SharedCubesEntityColorMap
{
public static readonly SharedStatic<SharedCubesEntityColorMap> SharedValue
= SharedStatic<SharedCubesEntityColorMap>.GetOrCreate<SharedCubesEntityColorMap>();
public SharedCubesEntityColorMap(int capacity)
{
entityColorMap = new NativeHashMap<Entity, float3>(capacity, Allocator.Persistent);
}
//保存 entity 和 color 的映射关系
public NativeHashMap<Entity, float3> entityColorMap;
}
假设每个 entity 都有一个颜色属性,需要做随机访问,初始化时记录映射关系
void Update()
{
//获取某个entity
float3 color = SharedCubesEntityColorMap.SharedValue.Data.entityColorMap[entity];
//对颜色进行处理
}
之后就可以在 mono 或 System 中对共享数据进行读写
System复杂度拆分策略
- 多个处理相同事务的 System 耗时远远小于 1ms,可以考虑将这些 System 合并成一个 System
- 如果一个 System 处理的事务耗时大于 1ms,考虑使用 Job 并行或 burst 编译优化,优化后仍然远远大于 1ms,可以考虑对 System 做事务拆分
- 耗时过低的 System 影响其中 Job 的并行程度,耗时过高的 System 影响 CPU 调度
Sub Scene 管理
Dots 中 Scene 结构,Section 用于对子场景进行分组,默认情况下,所有的 entity 都会在 section 0 上
可以在子场景物体上挂载 SceneSectionComponent 官方脚本,设置 Section Index,Section Index = 0 的会优先加载
Initialization 中的 Scene System Group
如何标识子场景
- EntitySceneReference 直接引用子场景
- Hash128 GUID 尽量避免使用
- Entity 子场景加载后返回的 meta entity
[Serializable]
public struct SubscenesReferences : IComponentData
{
//sub scene资源引用
public EntitySceneReference cubeSceneReference;
//sub scene加载后返回的entity,卸载时需要
public Entity cubeSceneMetaEntity;
public EntitySceneReference sphereSceneReference;
public Entity sphereSceneMetaEntity;
}
public class SubscenesLoaderAuthoring : MonoBehaviour
{
[SerializeField]
public SubscenesReferences references;
private class SubscenesLoaderBaker : Baker<SubscenesLoaderAuthoring>
{
public override void Bake(SubscenesLoaderAuthoring authoring)
{
var entity = GetEntity(TransformUsageFlags.None);
AddComponent(entity, authoring.references);
}
}
}
public partial struct ScenesLoadSystem : ISystem, ISystemStartStop
{
[BurstCompile]
public void OnCreate(ref SystemState state)
{
state.RequireForUpdate<SubscenesReferences>();
}
[BurstCompile]
public void OnUpdate(ref SystemState state)
{
var references = SystemAPI.GetSingletonRW<SubscenesReferences>();
//场景状态
SceneSystem.SceneStreamingState ssstate = SceneSystem.GetSceneStreamingState(state.WorldUnmanaged, references.ValueRO.cubeSceneMetaEntity);
if (ssstate == SceneSystem.SceneStreamingState.LoadedSuccessfully)
{
//卸载子场景内容,移除 meta entity 上的 RequestSceneLoaded
//SceneSystem.UnloadScene(state.WorldUnmanaged, references.ValueRW.cubeSceneMetaEntity);
//完全卸载
//SceneSystem.UnloadScene(state.WorldUnmanaged, references.ValueRW.cubeSceneMetaEntity, SceneSystem.UnloadParameters.DestroyMetaEntities);
}
ssstate = SceneSystem.GetSceneStreamingState(state.WorldUnmanaged, references.ValueRO.sphereSceneMetaEntity);
if (ssstate == SceneSystem.SceneStreamingState.LoadedSectionEntities)
{
//根据 meta entity 加载场景
SceneSystem.LoadSceneAsync(state.WorldUnmanaged, references.ValueRW.sphereSceneMetaEntity);
}
}
public void OnStartRunning(ref SystemState state)
{
var references = SystemAPI.GetSingletonRW<SubscenesReferences>();
if (references.ValueRO.cubeSceneReference.IsReferenceValid)
{
references.ValueRW.cubeSceneMetaEntity =
SceneSystem.LoadSceneAsync(state.WorldUnmanaged, references.ValueRO.cubeSceneReference);
}
if (references.ValueRO.sphereSceneReference.IsReferenceValid)
{
references.ValueRW.sphereSceneMetaEntity =
SceneSystem.LoadSceneAsync(state.WorldUnmanaged, references.ValueRO.sphereSceneReference,
new SceneSystem.LoadParameters
{
//不自动加载
AutoLoad = false
});
}
}
public void OnStopRunning(ref SystemState state) {}
}
子场景加载后,会生成两个额外的 entity,即 meta entity 和 section entity
public partial struct SceneSectionsLoadSystem : ISystem
{
private float timer = 1f;
[BurstCompile]
public void OnUpdate(ref SystemState state)
{
var sectionEntities = SystemAPI.GetSingletonBuffer<ResolvedSectionEntity>();
NativeArray<Entity> sectionEntitiesArray = CollectionHelper.CreateNativeArray<Entity>(sectionEntities.Length, Allocator.Temp);
for (int i = 0; i < sectionEntities.Length; i++)
{
sectionEntitiesArray[i] = sectionEntities[i].SectionEntity;
}
timer -= SystemAPI.Time.DeltaTime;
if (timer < 0)
{
for (int i = 0; i < sectionEntitiesArray.Length; i++)
{
var sectionState = SceneSystem.GetSectionStreamingState(state.WorldUnmanaged, sectionEntitiesArray[i]);
if (sectionState == SceneSystem.SectionStreamingState.Loaded)
{
state.EntityManager.RemoveComponent<RequestSceneLoaded>(sectionEntitiesArray[i]);
if (i == sectionEntitiesArray.Length - 1)
timer = 1.0f;
}
else if (sectionState == SceneSystem.SectionStreamingState.Unloaded)
{
state.EntityManager.AddComponent<RequestSceneLoaded>(sectionEntitiesArray[i]);
if (i == sectionEntitiesArray.Length - 1)
timer = 1.0f;
}
}
}
sectionEntitiesArray.Dispose();
}
}
section 的动态加载和卸载,实际开发中可以把地图分成不同的 scetion,然后按需加载
Scene section上Entity的交叉引用关系
- Section 0 里的 Entity 可以被其他 Section 的 Entity 引用
- 单个 Section 内的 Entity 之间可以彼此引用
- 除 Section 0 外其他 Section 间的 Entity 彼此是不能被引用的
参考
《DOTS之路》系列课程