Hệ thống thành phần thực thể
Lucas Bennett
Krishna rừng ta
⚡ Tóm tắt thông minh
Mô hình Entity-Component-System (ECS) là một mô hình kiến trúc được sử dụng rộng rãi trong phát triển game. Nó ưu tiên tính kết hợp hơn là tính kế thừa: các thực thể là định danh, các thành phần chứa dữ liệu, và các hệ thống chứa logic hoạt động trên các thực thể có các thành phần tương ứng.
Thực thể-Thành phần-Hệ thống là gì?
Entity-Component-System (ECS) là một mô hình kiến trúc. Mô hình này được sử dụng rộng rãi trong phát triển ứng dụng trò chơi. ECS tuân theo nguyên tắc thành phần trên nguyên tắc kế thừa, mang lại tính linh hoạt tốt hơn và giúp bạn xác định các thực thể trong đó tất cả các đối tượng trong bối cảnh trò chơi được coi là một thực thể.
Lập trình ECS là một phương pháp viết mã mang lại hiệu suất cao theo mặc định.
Hệ thống này bao gồm ba điều khoản.
- Thực thể
- Thành phần
- WELFARE
Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu khái niệm này một cách chi tiết:
Thực thể là gì?
Thực thể là một đối tượng riêng biệt đại diện cho một tác nhân trong không gian mô phỏng. Nó không có dữ liệu hoặc hành vi thực tế. Thành phần này cung cấp cho một thực thể dữ liệu của nó. Nó thường là một thanh chống hoặc từ điển.
Ví dụ: nếu chúng ta đang mô phỏng vũ trụ của trò chơi Minecraft, tất cả những 'vật' hữu hình, hữu hình trong vũ trụ trò chơi đều được tính thành thực thể.
Thành phần là gì?
Thành phần là một hành vi đơn lẻ được gán cho một thực thể. Tên của một phần tử phải truyền đạt một cách lý tưởng hành vi mà thực thể sẽ thể hiện. Tuy nhiên, bản thân thành phần này không có hành vi. Chúng là các mô-đun có thể tái sử dụng được gắn vào các thực thể. Thành phần này cung cấp hình thức, hành vi và chức năng.
Tất cả logic được triển khai bằng cách sử dụng các thành phần giúp bạn xác định các loại đối tượng khác nhau bằng cách trộn và định cấu hình các thành phần.
Hệ thống là gì?
Một hệ thống sẽ lặp lại nhiều thành phần để thực hiện ở mức độ thấp
các chức năng như kết xuất đồ họa, thực hiện vật lý
tính toán hoặc tìm đường. Nó cung cấp phạm vi, quản lý và dịch vụ toàn cầu cho các lớp thành phần.
Tuy nhiên, hệ thống không phải là tùy chọn mà chúng ta có thể sử dụng chúng để phân tách logic và dữ liệu. Nó còn giúp bạn xử lý các thành phần logic, đóng vai trò là nơi chứa dữ liệu.
Các ví dụ
- Trọng lực (Velocity) – Nó giúp bạn tăng tốc vận tốc do trọng lực
- Nó thêm vận tốc vào vị trí
- Đặt đầu vào của thực thể do bot điều khiển theo tác nhân AI
- Render (Position, Sprite) – Vẽ các họa tiết
- Điều khiển trình phát (Input Player) giúp bạn thiết lập đầu vào của thực thể do người chơi điều khiển theo một bộ điều khiển.
Sáng tác
Bố cục là một thành phần mà bạn có thể đính kèm nhiều thành phần hơn để bổ sung thêm giao diện, hoạt động hoặc chức năng. Bạn cũng có thể cập nhật các giá trị thành phần để đặt cấu hình thực thể.
Ưu điểm của ECS
Dưới đây là những lợi ích của việc sử dụng ECS trong lập trình:
- Bạn có thể tạo mã ngắn hơn và ít phức tạp hơn.
- Hành vi khẩn cấp rất linh hoạt.
- Nó cung cấp kiến trúc cho phát triển 3D và VR.
- Cho phép tạo tập lệnh theo hành vi của những người không chuyên về công nghệ.
- Nó giúp bạn phân chia các lớp nguyên khối của bạn.
- Dễ dàng từ chối và khả năng tương thích.
- Một lựa chọn dễ dàng để thử nghiệm và mô phỏng đơn vị.
- Nó cho phép bạn xây dựng ứng dụng VR ở mức độ phức tạp.
- Thay thế các thành phần bằng các thành phần mô phỏng trong thời gian chạy.
- Nó giúp bạn mở rộng các tính năng mới.
- ECS là một phương pháp thân thiện để xử lý song song và đa luồng,
- Giúp bạn tách dữ liệu khỏi các chức năng hoạt động trên đó
- Mang lại sự linh hoạt tốt hơn khi xác định đối tượng bằng cách kết hợp với các phần có thể tái sử dụng.
- Nó cung cấp một thiết kế rõ ràng bằng cách sử dụng các phương pháp tách rời, đóng gói, mô đun hóa, tái sử dụng.
Nhược điểm của việc sử dụng ECS
Dưới đây là một số nhược điểm của việc sử dụng ECS
- Không được xác định cụ thể như các mẫu khác như MVC.
- Khó áp dụng đúng, dễ sử dụng sai Thành phần tốt đòi hỏi phải suy nghĩ nhiều hơn về thiết kế
- ECS yêu cầu viết nhiều hệ thống nhỏ ám chỉ số lượng thực thể rất lớn, điều này có nguy cơ viết mã rất kém hiệu quả
- Hầu hết mọi người thậm chí chưa bao giờ nghe nói về mô hình này.
Ví dụ về hệ thống thành phần thực thể
Chúng ta hãy xem ví dụ về một chú thỏ:
Hãy xem hộp nét đứt xung quanh các thành phần này. Đó là thực thể thỏ – không gì khác ngoài một thùng chứa các thành phần. Bạn cũng có thể định nghĩa các thực thể là tổng hợp của bất kỳ tập hợp con nào của các thành phần.
Bạn có thể xem hình ảnh được cung cấp ở trên. Nó là một trong những thực thể thỏ – không gì khác hơn là một thùng chứa các thành phần. Bạn có thể xác định các thực thể dưới dạng tập hợp của bất kỳ tập hợp con thành phần nào, như Carrot:
Luồng dữ liệu trong ECS:
Hành vi của hệ thống là mô hình ECS đang thay đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác.
Hãy để chúng tôi hiểu bằng cách sử dụng ví dụ này:
Hành vi: “Một chú thỏ ngồi trên cây bị ngã do trọng lực.”
Làm thế nào để thực hiện hành vi trên?
Bạn có thể đặt giá trị z lớn hơn 0 và giá trị này giảm dần về 0 theo thời gian.
Hành vi: “Chúng sinh già đi.”
Hãy xem bạn có thể thực hiện hành vi này như thế nào?
Bạn có thể làm cho các Thành phần Sống có giá trị độ tuổi tăng dần theo thời gian.
