关于Unity Dots 1.0版本的学习研究(二)之JobSystem
一、简介Dots中的Jobsystem相对独立，而且可以脱离于ECS单独使用，同时也是DOTS提升性能的核心之一，因此笔者选择优先学习，相比于其他模块获得的收益最大！
二、多线程方案
说来惭愧，入行unity这么久，却很少用到多线程来优化性能，正好趁此机会，好好总结一下！目前笔者主要了解到的多线程方案有如下3种：
2.1 C#自带多线程
c#本身就带有比较完善的多线程机制，如thread,threadpool,task等，这也是unity一直都支持的，不过使用过程中，需要注意以下几点：
[*]UnityEngine的API不能在分线程运行；
[*]UnityEngine定义的基本结构(int,float,Struct定义的数据类型)可以在分线程计算，如 Vector3(Struct)可以 ， 但Texture2d(class,根父类为Object)不可以；
[*]UnityEngine定义的基本类型的函数可以在分线程运行。
可以看到，c#多线程的使用要格外注意，且unity相关的很多操作需求都不能满足，不过还是能解决一些问题的，如多线程下载，网络消息等，想要了解其更多的信息，可以参考下文链接，非常详细。
2.2 unitask
除了c#的多线程，unity中还有一个比较火的多线程解决方案，就是unitask了，它是网上大佬的开源库，主要是对C#语言自带的task进行了封装，使其不仅可以实现多线程还可以像unity协程一样访问unity api（不过这种模式是运行在主线程），同时还优化了gc等，简单实用，笔者强烈推荐大家使用下，详情可以通过下文视频链接来学习。
2.3 JobSystem
与前两者不同的是，jobsystem是可以融合到unity内部的多线程，它可以在真正的多线程中调用unity内部的api，而这是前两者所做不到的，但它在使用上会麻烦一些。因此推荐和unity引擎关系密切的部分多线程的实现使用job，而其他的则用unitask来实现。
三、JobSystem详解
由于job系统可以独立于dots使用，且已经问世很长时间了，所以网上资料还是蛮多的，笔者查看了一下，1.0中的jobsystem和之前的版本是有很多相似之处的，所以大家可以先了解下之前的，再来了解1.0的，学习起来会快很多，关于老版的jobsystem介绍可以参考下文链接！
3.1 官方学习途径
还是先熟悉官方的demo来了解下大概，demo在系列一中提到过(https://github.com/Unity-Technologies/EntityComponentSystemSamples)，在DOTS_Guide\Projects\JobsTutorial文件夹下，官方很贴心的提供了一个查找临近点的demo工程，算法很简单，展示了job的使用，同时分析了性能，大家运行一遍就一目了然了。
图1
除了demo工程外，job相关的文档则可以参考DOTS_Guide\cheatsheet\jobs.md和DOTS_Guide\jobs_tutorial\README.md，说实话，介绍的已经比较清楚了。
3.2 如何实现job类
1.0的文档中主要有如下4种方法：
1)通过实现IJob接口实现。
[*]执行线程为主线程。
[*]执行逻辑方法为Execute()，如果有依赖的Job，可以使用Execute(JobHandler dependJob)。
[*]核心调度方法为schedule()。
[*]疑虑：既然还是在主线程执行，那同放在每个monobehaviour执行，效率不应该一样吗，有差别吗？有，由于job和burst只能作用于非托管内存，所以使用此模式前，需要把要处理的数据转成ECS中的非托管集合类型数据(Native等)，同时使用Mathematics里的方法，这些方法以及job是可以通过burst来极大提升执行效率的，其次即使不开启burst，由于目标数据均转化成了排列在一起的非托管数据，缓存命中更高，因此访问效率更高，所以执行效率也是比分散在monobehaviour中执行高很多的。大家也可以看下Job_tutorial中的案例来实际体验一下。
2)通过实现IJobParallelFor接口实现。
[*]执行线程为多线程。由单个线程改为多个线程执行，使用合理，效率提升肯定没的说，现在很多手机都是8核以上的，所以用好了，妥妥的大幅提升效率。
[*]执行逻辑方法为Execute(int index)，其中index是执行的任务的索引(范围为0~length-1)。
[*]核心调度方法为schedule(int length,int batch)。其中length指总共执行多少个任务，batch指执行批次，相同批次的索引是连续的，且在一个线程中执行。举个例子，长度为100，batch为10，则会分成10波，每波执行100/10个Execute,而同一波执行的会放在同一个线程中调用,且index是连续，如第一波，index是0~9，第二波index是10~19，依次类推。
上面2个方法可以脱离dots体系直接使用，但接下来的2个实现方法则只能在ECS框架中使用。
介绍前，先同步些关键概念：
[*]chunk。块，unity ecs中会把具备相同组件的实体及其组件放在一起，称之为块。在ECS中，system常常遍历同时处理大量的组件数据，而相同的数据放到一起，一是容易实现内存对齐，二是缓存命中率高，两者结合则可以极大提高运算性能。
[*]archetype。原型，chunk很实用，但也是有大小限制的，不能无限往里面塞，所以即便是实体的组件类型均相同，也不能全部放一起，因此需要分成多个chunk，而这些chunk中的实体及组件组合称之为原型。
明白了上面的概念，下面就好理解多了，那么，接着介绍实现job的方法：
3)通过实现IJobChunk接口实现， 案例代码如图2所示。
[*]按chunk调度任务。
[*]执行逻辑方法Execute(in ArchetypeChunk chunk,int unfilteredChunkIndex,bool useEnableMask,in v128 chunkEnabledMask)。
[*]unfilteredChunkIndex，指chunk的索引。
[*]useEnableMask，如果为true,表示chunk中存在一些实体数据，它的目标组件处于disable状态，需要跳过处理，此时chunkEnabledMask字段将会生效，如果为false, 表示chunk中的所有实体都是满足条件的，此时chunkEnabledMask字段是无效的。
[*]chunkEnabledMask，如果生效，它的第n个2进制位，将代表对应index的实体是否需要忽略，比如1带表第一个实体无效，3的2进制位为11，表示第1,2个实体无效。
[*]调度方法有两类：
[*]非并行按顺序调度job，方法Schedule(EntityQuery query,JobHandle dependsOn)，query指查询到的实体数据，dependsOn指需要前置完成的job。
[*]并行调度job，方法ScheduleParallel(EntityQuery query,JobHandle dependsOn)。
图2 job chunk案例
4)通过实现IJobEntity接口实现。与IJobChunk接口功能一致，但是代码更加简洁。案例代码如图3所示。
[*]执行逻辑方法为Execute( int chunkIndex, Entity entity, ...)，其中chunkIndex是chunk的索引，entity为目标实体，...可以是需要的组件。相比于jobchunk有如下简化：
[*]jobchunk中需要根据查询来获取对应的组件，但这里只需要把组件加到Execute方法的声明中即可。
[*]对于实体类型的过滤，可以通过在类上添加 WithAll、WithNone等属性来直接筛选。
[*]对于不使能的组件的过滤也不需要像jobchunk中那样通过useEnableMask判断，而是直接过滤掉，总体来说，代码比chunk简化不少。
[*]调度方法有两类：
[*]非并行按顺序调度job，方法Schedule(EntityQuery query,JobHandle dependsOn)，query指查询到的实体数据，dependson指需要前置完成的job。
[*]并行调度job，方法ScheduleParallel(EntityQuery query,JobHandle dependsOn)。
图3 job entity案例
3.3 其他注意事项
[*]job之间不能相互调用，也不能访问其他job的数据；
[*]job处理的数据需要为非托管的数据(比如NativeArray等类型，后面系列会介绍到)，这部分数据需要创建job时传入，且job不能执行IO操作；
[*]job内的变量的数据结构均为结构体，常用数据类型需要使用dots专用的库，如Mathematics等，这些数据结构是专为dots开发的，执行效率更高；
[*]jobs执行过程中是不能直接调整实体数据的，如果需要调整此部分数据，需要通过EntityCommandBuffer来操作，它将把操作缓存在buffer中，待job执行完毕后，的某个时间点由主线程来操作完成；
[*]关于job调度，其实很简单，创建job部分已提到，new job后，会返回一个jobhandler，直接调用其的schedule或ScheduleParallel即可完成调用，需要注意的是调度后不一定会马上执行，如果过需要等待job执行完毕，需要使用jobhandler的complete，它会等到job完毕后在执行下一步操作；
[*]job只能有主线程调度，job之间不能相互调度；
[*]如果job之间存在依赖关系，可以通过在调度的过程(schedule或scheduleParaller)传入dependsOnJob，设置依赖，也可以在通过等待jobhandler的complete结束在执行另一类job的方式实现；
[*]关于job的安全检测，如果多个job之间访问的是只读的数据，则不会触发安全检测，此时需要给对应的属性添加特性，除此之外，如果不想触发unity的安全检测，可以给目标属性添加 特性，此时，需要对应属性将变得不安全，但不会触发unity安全检测的异常。
四、结语
关于dots1.0，jobsystem的变化，总的来说，比过往的实现方式简单了不少，很多操作都被简化了，通过IjobChunk和IjobEntity的比较就能明显体会到，说明unity这波更新还是很用心的，离用户更近了一步。
关于dots的学习，笔者也是刚开始学习，难免会出现疏漏，不过未来笔者会持续研究纠正，同时随着研究的深入，也会不断完善本文的知识点！
关于学习技巧，笔者建议做中学，第一次学习主要是先对dots有个整体的宏观的了解，之后则需要在实践中不断完善深入理解其细节。 需要更多的资料 笔者后续会逐步完善[机智]
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