Sistema di componenti di entità

La programmazione ECS è un metodo di scrittura del codice che fornisce prestazioni elevate per impostazione predefinita.

Questo sistema è composto da tre termini.

1. Entità
2. Componente
3. Sistema

Impariamo questo concetto nel dettaglio:

In questo tutorial sul sistema entità-componente imparerai:

• Cos'è il sistema entità-componente?
• Cos'è un'entità?
• Che cos'è un componente?
• Cos'è il sistema?
• Composizione
• Vantaggio dell'ECS
• Svantaggi dell'utilizzo di ECS
• Esempio di sistema di componenti di entità
• Flusso di dati in ECS:

Cos'è un'entità?

Un'entità è un oggetto distinto che rappresenta un attore in uno spazio simulato. Non contiene dati o comportamenti reali. Questo componente fornisce a un'entità i suoi dati. Tipicamente è un puntone o un dizionario.

Ad esempio, se stiamo simulando l'universo di un gioco Minecraft, tutte le "cose" visibili e tangibili nell'universo del gioco vengono conteggiate in entità.

Che cos'è un componente?

Un componente è un comportamento singolare attribuito a un'entità. Il nome di un elemento dovrebbe idealmente comunicare quale comportamento mostrerà l'entità. Tuttavia, il componente stesso non ha alcun comportamento. Sono moduli riutilizzabili collegati alle entità. Il componente fornisce aspetto, comportamento e funzionalità.

Tutta la logica è implementata utilizzando componenti che ti aiutano a definire diversi tipi di oggetti mescolando e configurando i componenti.

Cos'è il sistema?

Un sistema ripeterà molti componenti per eseguire operazioni di basso livello

funzioni come il rendering della grafica, l'esecuzione della fisica

calcoli o ricerca di percorsi. Offre ambito globale, gestione e servizi per classi di componenti.

Tuttavia, i sistemi non sono opzionali, ma possiamo usarli per separare logica e dati. Ti aiuta anche a gestire i componenti logici e ad agire come contenitori di dati.

Esempi

• Gravità (Velocità) – Ti aiuta ad accelerare la velocità a causa della gravità
• Aggiunge velocità alla posizione
• Imposta l'input di un'entità controllata dal bot in base a un agente AI
• Render (Posizione, Sprite) – Disegna gli sprite
• Il controllo del giocatore (Input Player) ti aiuta a impostare l'input dell'entità controllata dal giocatore in base a un controller.

Composizione

Una composizione è un elemento a cui è possibile allegare più componenti per aggiungere ulteriore aspetto, comportamento o funzionalità. Puoi anche aggiornare i valori del componente per configurare l'entità.

Vantaggio dell'ECS

Ecco i vantaggi dell'utilizzo di ECS nella programmazione:

• Puoi creare codice più breve e meno complicato.
• Comportamento emergente molto flessibile.
• Fornisce un'architettura per lo sviluppo 3D e VR.
• Abilita lo scripting in base al comportamento dei non tecnici.
• Ti aiuta a dividere le tue classi monolitiche.
• Rifiuto facile e compossibilità.
• Un'opzione semplice per test unitari e derisioni.
• Permette di realizzare un'applicazione VR in termini di complessità.
• Sostituisci i componenti con componenti derisi in fase di esecuzione.
• Ti aiuta ad estendere nuove funzionalità.
• ECS è un metodo amichevole per l'elaborazione parallela e il multi-threading,
• Ti aiuta a separare i dati dalle funzioni che agiscono su di essi
• Fornire una migliore flessibilità durante la definizione degli oggetti combinandoli con parti riutilizzabili.
• Offre un design pulito utilizzando metodi di disaccoppiamento, incapsulamento, modularizzazione e riutilizzabilità.

Svantaggi dell'utilizzo di ECS

Ecco alcuni svantaggi dell'utilizzo di ECS

• Non così concretamente definito come altri modelli come MVC.
• Difficile da applicare correttamente, facile da usare in modo improprio. I buoni componenti richiedono una maggiore attenzione al design
• ECS richiede la scrittura di molti piccoli sistemi che allitterano su un numero potenzialmente enorme di entità, il che sviluppa il rischio di scrivere codice molto inefficiente
• La maggior parte delle persone non ha mai nemmeno sentito parlare di questo modello.

Esempio di sistema di componenti di entità

Consideriamo l'esempio di un coniglio:

Osservate la casella tratteggiata attorno a questi componenti. Questa è l'entità bunny, niente più che un contenitore di componenti. Potete anche definire le entità come un'aggregazione di qualsiasi sottoinsieme di componenti.

Puoi vedere l'immagine sopra indicata. È una delle entità coniglietto, niente più che un contenitore di componenti. Puoi definire le entità come aggregazione di qualsiasi sottoinsieme di componenti, come Carrot:

Flusso di dati in ECS:

Il comportamento dei sistemi secondo il modello ECS è il cambiamento da uno stato all'altro.

Cerchiamo di capire usando questo esempio:

Comportamenti: “Un coniglio seduto su un albero cade a causa della gravità”.

Come implementare il comportamento di cui sopra?

Puoi farlo con un valore z superiore a 0 che diminuisce nel tempo fino a 0.

Comportamento: “Gli esseri viventi invecchiano”.

Vediamo come puoi implementare questo comportamento?

Puoi fare in modo che i Componenti viventi abbiano un valore di età, che aumenta nel tempo.

Sommario:

• Entity-Component–System (ECS) è un modello architettonico.
• Un'entità è un oggetto distinto che rappresenta un attore in uno spazio simulato.
• Un componente è un comportamento singolare attribuito a un'entità.
• Un sistema itererà molti componenti per eseguire funzioni di basso livello come il rendering della grafica, l'esecuzione di calcoli fisici o l'individuazione del percorso.
• Una composizione è un elemento a cui è possibile allegare più componenti per aggiungere ulteriore aspetto, comportamento o funzionalità.
• Utilizzando il pattern ECS puoi creare codice più breve e meno complicato.
• Non è definito concretamente come altri modelli come MVC.
• Il comportamento dei sistemi secondo il modello ECS è il cambiamento da uno stato all'altro.