DOTS

DOTS 是什么

Data-Oriented Technology Stack (面向数据的技术栈)
有五个核心包

  1. The C# job system (快速，安全，使用简单地编写多线程代码)
  2. The burst smopiler (优化 c# 代码的编译器, 可以编译生成比 Mono，IL to Cpp 更快的代码 )
  3. Unity Mathematics（在 job system 中使用的数学库）
  4. Unity Collections（提供了常见的集合类型，如列表，哈希映射表等）
  5. Entities (Entity-Component System)（ecs 是 gameobject 更高效更轻量的替代品）
    额外包：
  • Entities. Graphics (Hybird Renderer) （是一套支持 URP 与 HDRP 的 entity 渲染解决方案，为了优化 cpu 的性能设计）
  • Netcode （建立在五个核心包之上的网络解决方案，提供网络多人连线的服务器功能与客户端预测等功能）
  • Physics（建立在五个核心包之上的物理解决方案，）
  • Animation (WIP)
  • Auido (WIP)

面向数据设计


OPP 易于理解，但不高效


OOD->DOD
面向对象设计->面向数据设计
DOD 本质：面向内存/缓存友好的设计


DOTS 面向数据设计原则

  1. 先设计。后编码
  2. 为高效使用内存和缓存设计
  3. 为 Blittable Data 设计
  4. 为普通情况设计
  5. 拥抱迭代
    L1, L2, L3 缓存的树形结构设计

ECS 架构

Entity-Componment-System (实体组件系统架构)

  • 遵循组合由于继承的原则
  • 面向数据设计
  • 弱耦合
  • 常用于游戏开发

游戏引擎架构演变

基于对象继承的架构

基于 Actor-component 对象组合架构

基于 ECS 的面向数据的设计架构

ECS 架构本质是组合数据数组而非对象数组，Entity 并非对象，也不是容器，而是对象索引的 ID 或标识符。Component 才是容器，但不是对象容器，而仅仅是一个数据容器，不包含任何逻辑。System 才是真正负责对数据操作的部分，System 才是对特定组件特定实体执行的操作。

DOTS 下关于 ECS 的专有名词


Archetypes: 依然不是对象，是一个标识符，表示所有具有相同 component 组合的实体类型。


World，EntityManager
World 是一系列 Entity 的组合，每一个 Entity 在一个 world 中是唯一的。统一受到 world 中 EntityManager 结构的管理。Entity 负责创建，销毁，修改 Entity 中的实体。
Structural Change

在 Query 查询时，会通过 Query 切片的方式来组织查询。凭感觉上是连续的，但不会造成内存上的移动。

DOTS 面向数据的设计部分，就是在设计队列的结构，ecs 就是组织队列的规则，job system 就是做队列的调度。
缓存分层的原因本质是物理距离决定的。

安装相关包

  1. 添加： com. unity. entities
    安装完成后，编译器会多 Entities 和 Jobs 的标签。

    Entities 相关的菜单

Blittable Types: 在托管代码和非托管代码的内存中具有相同的表现形式。



Job 的调度方式有三种：
Run->主线程立即顺序执行
Schedule->单个工作线程或主线程，每个 Job 顺序执行
ScheduleParallel->在多个工作线程上同时执行，性能最好，但多个线程访问同一个数据时可能会发生冲突。





设计与组织数据是涉及 Archetype 与 component data
修改与更新数据是控制数据读写，访问权限与访问频率。







### Data-Oriented Design
- Optimized for how computers store and process data.
- Separate data form transformations
- Like data stored contiguously
- Maximize cache hits
- Add/Remove components to add/remove functionally.

ECS -Entities

  • Just an Index and Version number for ID
  • Group data compontents associated with one “Thing”
  • Each unique combination of componetns is called an Archetype.

Compontent

  • Actual data associated with an Entity.
  • Static or dynamatic data
  • Stored in chunks (16kb blocks of memory allocated in RAM)
  • Only data of the same archetype is stored in the trunk.

System

  • Data transformation
  • Ran acorss groups of entities.
  • Get groups of entities through Eneity Query.
  • Consider update order and job dependencies.

System (Player Loop)

  • Each frame has the following sections:
  • Initialization Group
  • Simulation Group
  • Presentation Group

Job System

  • Multithreading in Unity
  • Jobs are scheduled on the main thread.
  • Worker threads execute jobs from the job queue when available.
  • Some built in dependency mangement.

Burst Compiler

  • Massive effciency gains through compile time optimizations.
  • SIMD-Single Instruction, Multiple Data.
  • Only works with blittable, unmanaged data types.
    Other Packages
  • Unity. Mathematics-Burst optimized math structures and opeartions.
  • Unity. Collections-Burst compatible collections in native memory.
  • Unity. Graphics-Render entities in your game.
    任何游戏对象放入 SubScene 后都会被转化为实体。