【Games104】 如果构建游戏世界

一、Game Object

1、什么是Game Object

游戏中的万物皆为游戏对象（Game Object，GO），包括静态（房子）、动态（人）、环境（天空、树）、其他GO（检测体、空气墙）等。构建一个游戏世界，就是要管理好这些GO。

2、GO的属性

一个GO可以定义为一个类，其属性（Property）和行为（Behavior）对应了类中的成员变量和成员函数。这个很easy。进一步，我们可以建立父类，由父类派生不同类型的子类，继承关系便是面向对象编程的基础。

 然而游戏世界的定义一个GO并不是单纯一个继承的关系，一个子类可能同时拥有多个父类的特点，如何实现这个GO的定义，便成了关键。

一个最经典的解决方法便是：组件化。把一个GO的行为拆分成多个组件。如下图，一个无人机的对象，我们可以拆卸成为多个组件，当这些组件组合在一起，便是我们需要的GO，同样的我们也可以通过增删改组件来建立相似但是不同的GO。 

二、 Object-based Tick vs. Component-based Tick

当前一Tick内的执行方式主要分为两种，一种是基于对象，即在一Tick内一个GO的所有组件都执行完再执行下一个GO的组件，这种方式更简便而且更易于DEBUG；另一种是基于组件的，即将不同GO的相同组件并行执行，加快了效率同时减少了缓存的丢失，当今的游戏引擎的执行策略多以第二种为主。

 三、Event

在过去的游戏设计中，GO与GO之间的交互是采用HardCode的方式进行的，例如一个炮弹爆炸，在爆炸的函数中就要求遍历出所有可能与“爆炸”这个行为相关联的对象，再去对那个对象进行修改。而如今GO越来越复杂的情况下，这种编写方式不再work，从而出现了一种Event的机制来解决这个问题。

Event机制，是一种消息传递的机制，一个GO的行为会产生一个事件，将这个事件传递给其他GO，其他GO再去处理。以刚才举的例子来说，炮弹爆炸产生一个爆炸事件，这个事件传递给周围对象，周围的对象在下一个Tick接收到这个event，同时进行对应的行为。

 

四、管理GO

一个事件产生就需要传递，传递给哪些GO变成了问题，所以我们需要去管理所有的GO。 最简单的方式就是不管理，当一个事件产生就发送给所有的GO，做一个小游戏的时候这样是没用问题的，但是当GO越来越多，这样明显是灾难性的。

那么最简单的管理方法就是将区域划分成层级结构，上图举了一个四叉树的例子，将区域按层级划分成四块，按层级查询便可以快速得到想要的结果。同时，这种层级结构也分为不同的流派，比如八叉树、BSP（二进制空间划分）以及最常见的BVH等。

五、其他复杂情况

一个游戏场景中的GO都是在行动的，会有大量event发送和接收，如果是单线程运行，什么时候发送什么时候接收是没用问题的。但是现在的游戏是多线程并行执行的就可能产生一些时序问题。例如辆车相遇，A发送信号让B停，B发送信号让A停，由于是并行的，两个event并不是同时发出的，到底是A先停还是B先停还是同时停整个时序是混乱的，如果一个场景中大量存在这种时序混乱，则大大降低了整体的运行效率。所以提出了一种“邮局”作为中介的方法，所有的Event要求先传递给“邮局”，邮局在下一个Tick同时发送给对应的GO，这样解决当前的时序混乱的问题。