ECS框架如何更新组件数据并通知系统？

Question

我正在使用 ECS 框架开发自己的游戏引擎。这是我使用的ECS框架：

实体：只是一个连接其组件的 ID。
组件：一个存储纯数据的结构，根本没有方法（所以我可以写.xsd来描述组件并自动生成C++结构代码）。
系统：处理游戏逻辑。
EventDispacher：向订阅者发送事件（系统）

但我对系统应该如何更新组件成员并通知其他系统感到困惑？例如，我有一个像这样的 TransformComponent：

struct TransformComponent
{
    Vec3 m_Position;
    Float m_fScale;
    Quaternion m_Quaternion;
};

显然，如果可渲染实体的 TransformComponent 的任何成员发生变化，渲染系统也应该在渲染下一帧之前更新着色器统一 "worldMatrix"。那么如果我在一个系统中做"comp->m_Position = ..."，RenderSystem中的"notice"应该怎么改TransformComponent呢？我提出了 3 个解决方案：

成员更新后发送一个UpdateEvent，在相关System中处理该事件。这很难看，因为一旦系统修改组件数据，它必须发送这样的事件：

{
    ...;
    TransformComponent* comp = componentManager.GetComponent<TransformComponent>(entityId);
    comp->m_Position = ...;
    comp->m_Quaternion = ...;
    eventDispatcher.Send<TransformUpdateEvent>(...);
    ...;
}

将成员设为私有，并针对每个组件class，用set/get方法编写相关系统（在set方法中包装事件发送）。这样会带来很多繁琐的代码。
不做任何更改，但添加 "Movable" 组件。 RenderSystem 将在 Update() 方法中迭代地对具有 "Movable" 组件的可渲染实体进行更新。这可能无法解决其他类似问题，我不确定性能。

我想不出一个优雅的方法来解决这个问题。我应该改变我的设计吗？

Answer 1

我觉得这里要考虑的东西很多。我会分成几部分，先讨论你的解决方案。

关于您的解决方案 1. 考虑一下，您可以对布尔值做同样的事情，或者分配一个空组件作为标记。很多时候，在 ECS 中使用事件会使您的系统架构过于复杂。至少，我倾向于避免它，特别是在较小的项目中。请记住，充当标签的组件基本上可以被认为是一个事件。
您的解决方案 2 跟进了我们在 1 中讨论的内容。但它揭示了这种通用方法的一个问题。如果你在几个系统中更新你的 TransformComponent，你无法知道 TransformComponent 是否真的发生了变化，直到最后一个系统更新它，因为一个系统可以将它移到一个方向，而另一个系统可以将它移回，让它就像你打勾的开始一样。您可以通过在一个系统中仅更新一次 TransformComponent 来解决此问题...
这看起来像您的解决方案 3。但也许反过来。您可以在多个系统中更新 MovableComponent，稍后在您的 ECS 管道中，有一个系统读取您的 MovableComponent 并写入您的 TransformComponent。在这种情况下，重要的是只有一个系统允许在 TransformComponents 上写入。那时，有一个布尔值指示它是否已被移动，就可以完美地完成这项工作。

到这里为止，我们已经用性能（因为我们避免了在 TransformComponent 未更改时在 RenderSystem 上进行某些处理）换取内存（因为我们以某种方式复制了 TransformComponent 的内容。

无需添加事件、布尔值或组件即可执行相同操作的另一种方法是在 RenderSystem 中执行所有操作。基本上，在每个 RenderComponent 中，您可以保留上次更新 TransformComponent 的副本（或散列），然后进行比较。如果不一样，渲染它，并更新你的副本。

// In your RenderSystem...

if (renderComponent.lastTransformUpdate == transformComponent) {
    continue;
}
renderComponent.lastTransformUpdate = transformComponent;
render(renderComponent);

最后一个是我的首选解决方案。但这也取决于您系统的特性和您的关注点。一如既往，不要试图盲目地优化性能。先测量，再比较。

Answer 2

我认为在这种情况下，最简单的方法将是最好的：您可以在 read/write 它的组件中保留指向 Transform 组件的指针。

我不认为使用事件（或其他间接方式，如观察者）可以解决这里的任何实际问题。

Transform 组件非常简单 - 它不会在开发过程中更改。抽象访问它实际上会使代码更复杂，更难维护。
Transform 是一个组件，对于许多对象来说会经常更改，甚至可能您的大多数对象都会在每一帧更新它。每次发生更改时发送事件都会产生成本 - 可能比简单地将 matrix/vector/quaternion 从一个位置复制到另一个位置要高得多。
我认为使用事件或其他一些抽象不会解决其他问题，例如多个组件更新同一个 Transform 组件，或组件使用过时的转换数据。
通常，渲染器只是在每一帧复制渲染对象的所有矩阵。将它们缓存在渲染系统中没有意义。

像Transform这样的组件经常被使用。使它们过于复杂可能会在引擎的许多不同部分出现问题，而使用最简单的解决方案（指针）会给您更大的自由度。

顺便说一句，还有一种非常简单的方法可以确保 RenderComponent 在更新后（例如 PhysicsComponent）读取转换 - 你可以将工作分为两个步骤：

Update()其中系统可能会修改组件，

PostUpdate()其中系统只能从组件读取数据

例如 PhysicsSystem::Update() 可能会将转换数据复制到相应的 TransformComponent 组件，然后 RenderSystem::PostUpdate() 可以只从 TransformComponent 读取数据，而没有使用过时数据的风险。

ECS框架如何更新组件数据并通知系统？

How to update component data and inform systems in ECS framework?

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