Unity ECS+Jobs System笔记 简单介绍（一）

从Unity2018开始，推出了DOTS——多线程式数据导向型技术堆栈，其中有三板斧，分别是ECS、Jobs System、Burst，其中Burst是编译器加速，对于普通开发者来说ECS+Jobs System才是关注的重点，在这里我就为大家简单介绍一下着两个系统。

参考来源 https://software.intel.com/pt-br/articles/get-started-with-the-unity-entity-component-system-ecs-c-sharp-job-system-and-burst-compiler

ECS

GameObject系统

在介绍ECS之前首先要介绍Unity目前使用的GameObject系统

目前的GameObject系统就是由以下三部分组成

1. GameObject对象（GameObject）
2. Transform、RigidBody等组件（Component）
3. 各种脚本（Script）

这三者之间都是通过内存引用来相互连接
而整个Unity的生命周期就是通过遍历场景中所有的对象，再去调用其中的函数，如下图所示

这个结构虽然能够让大部分的开发者快速上手，但由于对象与组件之间存在着地址引用，且它们在内存上过于分散，那么在性能上有一定会有一些缺陷

并且有时候在组件中会存在一些我们并不需要的数据：比如Transform组件，如果该对象我们只需要它旋转，并不需要移动，那么Position数据对于我们来说就是多余的，而这个时候，我们从硬件中访问这些数据的时候，就会在缓存中加载一些不必要的数据

ECS系统

事实上，ECS系统和GameObject系统类似
是由以下三部分组成

1. Entity对象
2. Component等组件（只有数据）
3. 管理Components的System（只有行为）

类似GameObject系统，在Entity中也有不同的Component，只不过这些Component中只有数据，而这些数据通过System（只有行为）进行管理，例如所有的Rotation组件都通过RotationSystem进行管理
这种方式有点类似我们在处理GameObject时，通过List、Dictionary等容器对实例进行管理，那么它的优势在哪？

就是ECS系统中Component在内存中的分布

• 在GameObejct系统中，各个对象、组件在内存中都是碎片化分布的，通过指针来进行引用
• 在ECS系统中，各个对象、组件在内存中都是顺序排布的
  

可以自行查询有关CacheLine内容

可以看到，因为各个组件在内存中是顺序排布的，这有利于提高缓存效率，缩短访问时间；
同时在目前CPU使用数据对齐的情况下，采用SIMD/auto-vectorization技术来提升游戏的默认性能。
对比来看，ECS系统有着更紧密的内存排布和更少的内存浪费

---

我们可以看出，ECS使得Component在内存上有着更加紧凑的结构，而Jobs System可以更加高效来处理这些紧凑的数据，使其更加适合并行处理

Jobs System

对于大部分人而言，写多线程程序会存在一些潜在的危险，如何去平衡线程负载并保证线程安全是一个问题，而Unity的Jobs System就为我们解决了这一问题——如果当某个逻辑比较耗时，那就可以利用Job System

例如：做一个子弹系统

• 在原本的GameObject系统中，我们通常会建立一个容器来保存这些子弹，然后通过遍历容器来执行子弹中的脚本，然后进行移动，而这些都是在主线程中做的
• 而在Jobs System中，如图，主线程在一个Schedule中会把每个子弹的移动行为作为一个Job，然后分配给一个工作线程去处理
  
• 为了多线程的安全，需要新的容器——NativeList和NativeArray，并且要注意这个容器是临时使用还是长时间使用，合理使用Dispose
• NativeList即可读也可写，而NativeArray只可读或写
• 注意不要在Job System中使用托管内存，结构体在大于40Byte时就会变成内存赋值，因此要控制值的大小，也可以使用Ref Return来避免

---

总结

ECS是一种全新高性能多线程式数据导向型技术堆栈
这里的重点在于多线程和数据导向，即Jobs System和ECS

• Job System，用于高效运行多线程代码
• ECS（Entity Component System），用于默认编写高性能代码

在这里 Job System是一种新的多线程编程方式，而ECS是一个新的编程思路
OOP注重对象，而ECS注重组件，在这个单核趋于平稳而多核兴起的时代，我觉得Jobs System+ECS是一种趋势，之后应该会有更多针对多核的开发，而Unity的这个系统会成为这方面的代表