ECS 架构

ECS 三个字母分别代表的为：

Entity：实体，相当于游戏或程序中的事物（可以理解为一个空的 GameObject ）。
Component：组件，附加到实体的数据，重点不是对象而是数据（可以理解为 Unity 中的一个脚本，但是只含有数据没有逻辑）。
System：系统，程序的主要逻辑所在（可以理解为 Unity 中的一个脚本，但是只含有方法逻辑没有数据）。

为什么 ECS 很快？

首先我们需要知道，CPU 自身有三级缓存，速成高速缓存。CPU 访问第一级（L1）的缓存最快，但是容量最小。往后依次速度变慢容量变小。CPU 访问内存所需的时钟周期远远大于访问高速缓存的时钟周期。

CPU 操作数据会先从高速缓存中读取，速度非常快。一般不会出现让 CPU 处理完数据在干等着数据读入的情况。但是有些情况，我们访问的数据不在这三级缓存当中，也就是 Cache Miss ，此处 Cache Miss 指的是高速缓存全部都没有命中，需要从内存读取数据的情况。此时需要寻址到内存中的数据（包含这个数据的一整块数据都将被读入到缓存当中），并把目标数据放入到高速缓存当中。

在我们传统的 OOP 模式当中，比如我们要移动场景中的一个物体，肯定是去修改其 Transform 当中的 Position 。但是使用的时候整个 Transform 都会被加载到缓存当中，其中肯定不止我们需要的 Position，还有一些诸如 eulerAngles 等等的我们不需要的属性。这些多余的属性就占用了很大的缓存空间，造成严重的内存浪费。若我们要移动的物体有成千上万个，那么缓存当中就可能存在超过 50% 的内存垃圾，再加上这些属性在内存中排放都是无序的，从而造成缓存命中的几率大大降低，导致性能下降。

而 ECS 是组件化的，需要什么数据就声明什么数据。需要 Position 只需声明一个 float3，与传统的 Transform 比起来占用内存微乎其微了。

HelloCube

dots 安装

使用 Unity 2022.2 及以上，创建 URP 模板（否则 com.unity.entities.graphics 安装不上），接着安装如下包：

com.unity.entities
com.unity.entities.graphics (for rendering entities)
com.unity.collections (unmanaged collection types)
com.unity.physics (for collision detection and physical simulation of entities)

接着在 preferences 中修改：

Entities 中设置 Scene View Mode 为 Runtime Data
在 Editor 中开启 Enter Play Mode Options，但是关闭 Reload Domain 和 Reload Scene。ReloadDomain了解更多

代码详解

在我们第一个例子当中，只定义了一个 Component，也就是 RotationSpeed

public struct RotationSpeed : IComponentData
{
    public float RadiansPerSecond;
}

在 ECS 当中，最常用的 Component 叫作 Unmanaged components，定义一个 struct 实现 IComponentData 。结构体里面只有数据没有方法逻辑。并且结构体的字段类型必须是可以直接映射到 unmanaged 内存的数据类型。具体有哪些参考官方文档

接着是 System，定义了一个 RotationSystem

public partial struct RotationSystem : ISystem 
{
    [BurstCompile]
    public void OnCreate(ref SystemState state)
    {
        state.RequireForUpdate<RotationSpeed>();
    }
    [BurstCompile]
    public void OnUpdate(ref SystemState state)
    {
        float deltaTime = SystemAPI.Time.DeltaTime;
        // Ref 包含引用, RW 只写，RO 只读
        foreach (var (transform, speed) in 
                 SystemAPI.Query<RefRW<LocalTransform>, RefRO<RotationSpeed>>())
        {
            transform.ValueRW = transform.ValueRO.RotateY(speed.ValueRO.RadiansPerSecond * deltaTime);
        }
    }
}

System 根据是否要处理 managed 内存的数据可以有两种实现方式：

定义一个 struct，实现 ISystem 接口
如果需要处理 managed 内存数据。则创建一个 class，继承自 SystemBase

前者可以经过 Burst 编译优化。

System 三种状态：

OnCreate：System 创建时调用一次
OnUpdate：满足情况时每帧调用
OnDestroy：System 销毁时调用一次

在此处示例的 OnUpdate 当中：

1	state.RequireForUpdate<RotationSpeed>();

这段的意思是如果包含有 RotationSpeed 的 Entity 存在，就每帧调用 RotationSystem 的 OnUpdate。

接着在 OnUpdate 方法当中，调用 SystemAPI.Query 来查询当前 World 中所有满足条件的 Entity。其中 RefRW 和 RefRO 是对其中两个值的读写引用和只读引用。

回到类 RotationSpeedAuthoring 中，也就是我们挂载到 Cube 上面的脚本类。Unity 为 ECS 框架提供了一套数据机制。将 GameObject 转换成 Entity ，将 GameObject 上的Component 转换为 ECS 的 Component，这个转换就叫 Baking，即烘焙。这个 Baking 和过程和我们创建的 SubScene 是相关的。因为 Baking 是在后台异步执行的，当 SubScene 内容发生改变的时候后台就会执行 Baking。

Unity 内置的 Transform 和 MeshRenderer 是由 ECS 自动处理完成的。而我们自己编写的组件就需要先定义一个 RotationSpeedAuthoring，Authoring 组件的作用是可以让用户在 GameObject 什么编辑组件数据。其中再定义一个 Baker 类：

class Baker : Baker<RotationSpeedAuthoring>
{
    public override void Bake(RotationSpeedAuthoring authoring)
    {
        var entity = GetEntity(TransformUsageFlags.Dynamic);
        AddComponent(entity, new RotationSpeed()
        {
            RadiansPerSecond = math.radians(authoring.DegreesPerSecond)
        });
    }
}