在ECS系统中使用Entities.ForEach

洪流学堂，让你快人几步。你好，我是跟着大智学Unity的萌新，我叫小新，最近在跟着大智学习DOTS。

SystemBase中提供的Entities.ForEach方法是遍历entity和component并执行逻辑的最简单的方式。Entities.ForEach方法会根据entity查询，在所有的查询结果上执行一个lambda方法。

在ECS系统中使用Entities.ForEach

要执行job的lambda方法，你可以使用Schedule()和ScheduleParallel()来调度job，也可以调用Run()方法在主线程上立即执行。你也可以使用Entities.ForEach中的多个方法来设置entity查询和job选项。

下面这段代码是一个简单的SystemBase实现，使用Entities.ForEach读取一个组件中的速度数据，然后写入另外一个组件。

class ApplyVelocitySystem : SystemBase
{
    protected override void OnUpdate()
    {
        Entities
            .ForEach((ref Translation translation,
            in Velocity velocity) =>
            {
                translation.Value += velocity.Value;
            })
            .Schedule();
    }
}

注意lambda参数中的ref和in修饰符。ref代表了组件会被写入，in代表组件是只读的。将组件设置为只读可以让job调度更有效率。

选择Entity

Entities.ForEach提供了自己的entity查询机制，用于筛选需要处理的entity。这个查询会自动包含lambda方法参数中的组件。你也可以使用WithAll（同时包含参数中所有组件）, WithAny（包含参数中任意一个组件）, WithNone（不包含参数中的组件）方法来设置更详细的筛选条件。

下面这个例子包含了多个筛选条件：

• 同时包含Destination, Source, LocalToWorld这三个组件，前两个组件在ForEach中，最后一个在WithAll中；
• 至少包含Rotation, Translation, Scale其中一个组件；
• 不包含LocalToParent组件

Entities.WithAll()
    .WithAny()
    .WithNone()
    .ForEach((ref Destination outputData, in Source inputData) =>
    {
        // 执行一些任务
    })
    .Schedule();

访问EntityQuery对象

要想访问Entities.ForEach创建的EntityQuery对象，可以使用WithStoreEntityQueryInField(ref query)方法。

下面这段代码展示了如何获取Entities.ForEach创建的EntityQuery对象，这个例子用EntityQuery对象来调用CalculateEntityCount()方法，获取entity的数量，然后根据数量来创建对应长度的数组。

private EntityQuery query;
protected override void OnUpdate()
{
    int dataCount = query.CalculateEntityCount();
    NativeArray dataSquared
        = new NativeArray(dataCount, Allocator.Temp);
    Entities
        .WithStoreEntityQueryInField(ref query)
        .ForEach((int entityInQueryIndex, in Data data) =>
        {
            dataSquared[entityInQueryIndex] = data.Value * data.Value;
        })
        .ScheduleParallel();

    Job
        .WithCode(() =>
    {
        //Use dataSquared array...
        var v = dataSquared[dataSquared.Length - 1];
    })
        .WithDisposeOnCompletion(dataSquared)
        .Schedule();
}

可选组件

虽然你可以在entity查询中筛选可选组件（使用WithAny），但是没办法同时在lambda表达式中访问。如果你需要读取或写入这个可选组件，你可以用多个Entities.ForEach执行。例如，如果你有两个可选的组件，你需要3个ForEach：一个包含第一个可选组件，一个包含第二个可选组件，还有一个同时包含两个可选组件。

还有一个替代方法是使用IJobChunk来遍历，后面会讲到。

监听变化

当你想监听entity的组件发生变化时，你可以使用监听变化筛选器：WithChangeFilter。这个筛选器中的组件类型必须作为lambda表达式的参数或者是WithAll的一部分。

Entities
    .WithChangeFilter()
    .ForEach((ref Destination outputData,
        in Source inputData) =>
        {
            // 执行一些任务
        })
    .ScheduleParallel();

监听变化筛选器最多能支持两个组件类型。

注意：监听变化筛选器是在chunk层面筛选的。如果任何代码使用写入权限访问了一个chunk中的组件，这个chunk中的这个组件就会被标记为已修改，即使代码并没有真正修改组件中的数据。

共享组件筛选

当entity上面有共享组件时，ECS会根据共享组件的值将相同值的entity分到同一个内存块中。你可以使用WithSharedComponentFilter()筛选出来具有特定共享组件值的entity。

比如下面这个例子根据共享组件Cohort值对entity进行了分组筛选：

ublic class ColorCycleJob : SystemBase
{
    protected override void OnUpdate()
    {
        List cohorts = new List();
        EntityManager.GetAllUniqueSharedComponentData(cohorts);
        foreach (Cohort cohort in cohorts)
        {
            DisplayColor newColor = ColorTable.GetNextColor(cohort.Value);
            Entities.WithSharedComponentFilter(cohort)
                .ForEach((ref DisplayColor color) => { color = newColor; })
                .ScheduleParallel();
        }
    }
}

这段代码先用EntityManager来获取了所有cohort值，然后筛选每个cohort值并安排一个job来执行逻辑。

定义Foreach方法

当你定义Entities.ForEach使用的lambda方法时，你可以给它传递一些当前entity的信息。

通常一个lambda方法如下：

Entities.ForEach(
    (Entity entity,
        int entityInQueryIndex,
        ref Translation translation,
        in Movement move) => { /* .. */})

默认情况下，你可以最多传入8个参数给lambda方法。（如果你需要传入更多的参数，你可以定义自定义委托）

当使用标准委托时，参数必须按照如下顺序：
1、值传递的参数在最前面（无修饰符）
2、可写入的参数在中间（ref参数修饰符）
3、只读参数在最后(in参数修饰符)

所有的组件需要使用ref或in来修饰。否则，组件结构体会以值传递的方式传入一个copy而不是引用。这意味着只读的组件需要额外的内存，对需要写入的组件来说，任何修改在返回后都会丢失。

如果你的方法没有遵循上面的规则，并且你没有创建一个合适的自定义委托，编译器会报一个类似如下的错误：

error CS1593: Delegate 'Invalid_ForEach_Signature_See_ForEach_Documentation_For_Rules_And_Restrictions' does not take N arguments

注意，如果是参数顺序的问题，也会提示上面这个错误。

组件参数

要访问与entity关联的组件，你必须使用该组件类型作为参数传递给lambda函数。编译器会自动将传递给lambda函数的所有组件作为必需组件添加到entity查询中。

要更新组件的值，必须使用ref修饰参数，传递给lambda函数。（如果没有ref关键字，会使用值传递，结果是将对组件的临时副本进行修改，任何在lambda内的修改在返回后都会丢失）

要将传递给lambda函数的组件指定为只读，在参数列表中使用in关键字。

注意：使用ref修饰后就表示组件所在的内存块被标记为已修改，即使lambda函数实际上并未对其进行修改。为了提高效率，务必使用in关键字将lambda函数未修改的组件指定为只读。

以下示例将Source组件参数作为只读传递给job，并将Destination组件参数作为可写传递给job：

Entities.ForEach(
    (ref Destination outputData,
        in Source inputData) =>
    {
        outputData.Value = inputData.Value;
    })
    .ScheduleParallel();

注意：目前还不能将块组件传递给Entities.ForEach lambda函数。

对于dynamic buffer，使用DynamicBuffer 而不是存储在缓冲区中的Component类型：

public class BufferSum : SystemBase
{
    private EntityQuery query;

    // 调度两个有依赖关系的job
    protected override void OnUpdate()
    {
        //这个query对象能访问的原因是因为下面使用了WithStoreEntityQueryInField(query)
        int entitiesInQuery = query.CalculateEntityCount();

        //创建一个nativearry来保存临时的求和结果
        NativeArray intermediateSums
            = new NativeArray(entitiesInQuery, Allocator.TempJob);

        //调度第一个job
        Entities
            .ForEach((int entityInQueryIndex, in DynamicBuffer buffer) =>
        {
            for (int i = 0; i < buffer.Length; i++)
            {
                intermediateSums[entityInQueryIndex] += buffer[i].Value;
            }
        })
            .WithStoreEntityQueryInField(ref query)
            .WithName("IntermediateSums")
            .ScheduleParallel(); // Execute in parallel for each chunk of entities

        //调度第二个job，依赖第一个job
        Job
            .WithCode(() =>
        {
            int result = 0;
            for (int i = 0; i < intermediateSums.Length; i++)
            {
                result += intermediateSums[i];
            }
            //Not burst compatible:
            Debug.Log("Final sum is " + result);
        })
            .WithDisposeOnCompletion(intermediateSums)
            .WithoutBurst()
            .WithName("FinalSum")
            .Schedule(); // Execute on a single, background thread
    }
}

扩展阅读

• 使用Job来修改Transform
• ECS的核心概念
• ECS中的Entity实体
• ECS之Component组件
• ECS之System系统

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