Unity用DOTS实现爆炸效果

test

想要爆炸啊。
看了KILL la KILL后突然很想做爆炸效果。
所以来unity试试。


成品是下面这种效果。
无限点击的话真特别有快感，果然爆炸就是爽


先说说DOTS

在讲制作过程前，先提一下DOTS是什么。
官网的话是这样：

借助Unity的新型高性能、多线程面向数据的技术堆栈(DOTS)，您将能够充分利用多核处理器的优势。
DOTS让您能够创建更丰富的用户体验，并使用更易读和能够在其他项目中重用的C#代码进行更快的迭代。

什么叫技术栈呢？就是一系列技术，换句话说，DOTS是由 Entities、Job System、Burst等一系列代码包组成的。
这些玩意一起完成一个目标——提高游戏性能。
DOTS为什么能提高性能我们不做深究。有计算机基础的读者，看到SIMD，内存排列和并行化多少就能猜到大概。
感兴趣的话可以看看这个：
基于 Game Object Conversion 和 SubScene 的 DOTS 开发工作流


除了提高性能外，DOTS第二个目标是易用。
这才是关键啊。
易用性。
unity牛逼。


DOTS支持将unity原本的gamobject对象转成DOTS里的对象，也就是实体(Entity)。这个实体(Entity)可以看做一个只有数据的游戏对象。
很多Unity原生对象都可以自动转换。比如Rigidbody和MeshCollider。
自动转换就意味着在使用原生组件的情况下，我们可以很简单的使用DOTS，甚至不需要写代码。


前提准备

在Windows package里下载好这几个包。注意那个HybridRenderer，没有的话转换后的实体不会显示。如果你的实体没有显示，那很有可能是因为没装这个包。
在菜单把FullStackTrace打开，方便查看错误。
开始吧

1 搭建场景
搭建一个这样的简单场景
Cube的BoxCllider改成MeshCollider，并选上Convex。
不使用BoxCollider因为在使用BoxCollider时会Burst的bug，原因我暂时不知道。
2 创建实体
然后创建一个C#脚本，叫ExplodeManager。
初始化时，创建EntityManager。并在OnDestroy时，释放blobAssetStore。blobAssetStore是一个提供缓存的类，缓存能让你对象创建时更快。

1. void Start()
2.     {
3.         _manager = World.DefaultGameObjectInjectionWorld.EntityManager;
4.         _blobAssetStore = new BlobAssetStore();
5.         _settings = GameObjectConversionSettings.FromWorld(World.DefaultGameObjectInjectionWorld,  _blobAssetStore);
6.     }
7.     private void OnDestroy()
8.     {
9.         _blobAssetStore.Dispose();
10.     }

复制代码

第二步就是创建多个实体了。核心为两步：

转换原本的GameObject为实体

2. 用NativeArray大量创建实体

1. public void Explode(GameObject target){
2.         ...省略1 初始化各种参数...
3.         var targetECS = GameObjectConversionUtility.ConvertGameObjectHierarchy(target,_settings);
4.         //创建数组
5.         NativeArray<Entity> many = new NativeArray<Entity>(amount,Allocator.Temp);
6.         _manager.Instantiate(targetECS, many);
7.         ...省略2 给每个实体配置位置和速度...
8.         _manager.DestroyEntity(targetECS);
9.         //销毁数组
10.         many.Dispose();
11. }

复制代码

在上面代码中，省略2中，用SetComponentData方法，给实体配置位置和速度。具体的位置和速度计算可以按你自己的想法任意操作。
如果你不知道有哪些ComponentData的话，可以看EntityDebugger，或者查阅文档。

1. _manager.SetComponentData(entity,new Translation{Value = pos});
2. _manager.SetComponentData(entity,new PhysicsVelocity{Linear = velocity});

复制代码

第一个Tip，实体的Scale不好改，所以最好在初始化这就改变原型的Scale。

1. public void Explode(GameObject target){
2.         ...省略 初始化各种参数...
3.         //实体的Scale不好改，所以最好在初始化这就改变原型的scale
4.         var old = target.transform.localScale;
5.         target.transform.localScale = old*cellSize;
6.         var targetECS = GameObjectConversionUtility.ConvertGameObjectHierarchy(target,_settings);
7.         target.transform.localScale = old;
8.         ... 其他代码
9. }

复制代码

第二个Tip，在数组前做数量校验，否则你的电脑可能会卡死。写完代码，我开心的设了100x100x100个实体，电脑就爆炸了。

1. //简单的校验，但很关键
2. if (amount > 5000)
3. {
4.     Debug.LogError("To Many Piece !!! limit is 5000");
5.     return;
6. }

复制代码

这样就OK啦，一个产生Entity的方法就制作出来了。


3 用Data 和 JobSystem控制实体


但现在有个问题。
这样子创建的实体，是不能用Destroy销毁的。
为此，需要写一个JobSystem，这也是DOTS另一个重要的核心了。


之前提到Entity只是数据，但对游戏来说，仅有数据是不够的。而JobSystem就是用来操作数据的。


首先我们创造数据，创建LifeTimeToDestroyData.cs

1. public struct LifeTimeToDestroyData : IComponentData
2. {
3.    public float restTime;
4. }

复制代码

然后创建LifeTimeToDestroySystem.cs文件

1. [AlwaysSynchronizeSystem]
2. public class LifeTimeToDestroySystem : JobComponentSystem
3. {
4.     protected override JobHandle OnUpdate(JobHandle inputDeps)
5.     {
6.         var ecb = new EntityCommandBuffer(Allocator.TempJob);
7.         Entities.WithoutBurst().ForEach((Entity entity, ref LifeTimeToDestroyData life) =>
8.         {
9.             life.restTime -= Time.DeltaTime;
10.             if (life.restTime < 0)
11.             {
12.                 ecb.DestroyEntity(entity);
13.             }
14.         }).Run();
15.         ecb.Playback(EntityManager);
16.         ecb.Dispose();
17.         return default;
18.     }
19. }

复制代码

注意那个ForEach里面的参数。
系统会根据你的参数，自动找到符合条件的Entity去执行内部的代码。对于我们来说，就是找到包含LifeTimeToDestroyData的实体。
这里销毁实体必须使用EntityCommandBuffer，它将指令缓存并批量执行，提高了性能。


然后，在之前配置实体速度和位置的地方，加上

1. _manager.AddComponent<LifeTimeToDestroyData>(entity);
2. _manager.SetComponentData(entity,new LifeTimeToDestroyData {restTime = time);

复制代码

就大功告成啦。
效果

产生1000个方块实体
产生1000个实体时的CPU情况
产生10000+实体
说实话，不停点击爆炸按钮那感觉确实爽。
DOTS与面向对象

说回DOTS，在开始用时踩了一些坑。包不匹配啊，没有装Hybrid Renderer啊，各种问题。但整体来说解决的都很快，包依赖管理真是造福程序员的伟大发明。
JOBSystem那种编程方法对于程序员来说应该还是蛮有趣的。第一次看到ForEach那块的感觉就像我刚学JAVA时在Spring里看到IOC和AOP的感觉一样。
就看到那代码感觉很爽。


搜索资料时，看到有人说DOTS不够解耦，虽然提高了性能但加重了耦合性。
我觉得这种说法不太对。就像AOP虽然不是面向对象，但在某些场合上有很强的解耦能力。
相反，我觉得DOTS这套模式一定程度上是解耦的，因为它满足了最小接口信息原则。每个JobSystem只需要知道自己关心的Data就可以了。所以我才会说看到那块代码很爽，因为它最小信息，所以代码看着特别地简洁。
但另一方面，似乎没有看到封装性，好像所有的Data对每个System都是可见的。程序变得十分复杂时，可能存在调试困难。谁都不知道这个Data被哪个system改的，如果某个System没有高可用，这个Data的修改可能会带来一系列难以解决的问题。因为System对Data解耦了，但通过Data之间，System又混淆在一起了。
但在游戏开发中，这种不封装性往往又是很有必要的。因为在创造游戏机制时，往往要调用各种组件。比如设计师突然让你实现个无敌的BUFF。一堆设计模式可能不如一个全局变量来的快，虽然你可能之后要付出代价（比如设计师又让你实现个无视无敌的buff），但谁知道还会不会有之后呢。
总之刚学DOTS所知确实有限，目前看来至少上手比较简单。之后我还想继续用DOTS制作试试看，在实际中踩了坑并学到经验后，再来和各位分享啦。


参考

[官网](https://unity.com/dots)
[使用DOTS制作一款第三人称僵尸射击游戏](https://unity.cn/projects/li-yong-dotszhi-zuo-yi-kuan-di-san-ren-cheng-sang-shi-she-ji-you-xi )
[基于 Game Object Conversion 和 SubScene 的 DOTS 开发工作流](https://zhuanlan.zhihu.com/p/109943463 )
[官方的教程](https://www.bilibili.com/video/av88027106)