DOTS是什么？

淡淡的烟草味﹌ 2023-02-21 01:52 225阅读 0赞

DOTS是给几项优化技术打包起了个名字，主要还是为了宣传考虑。

它主要包含3个技术：

1.  **ECS模式**。这种编程模式，要求游戏逻辑和引擎功能，都要按照 实体+组件+系统 的框架构建。采用ECS模式后，可以得到性能与多线程并行的优化。
2.  **JobSystem。**一套先进的多线程任务管理系统，搭配ECS时可以获得最佳性能。不搭配ECS也能在引擎的基本功能方面享受到好处。
3.  **Burst**，可以代替.Net原来的运行时环境（Mono或IL2CPP），用全新的编译器编译为原生代码，得到比IL2CPP更快的执行速度。当然代码最好能配合Burst做一些代码上的改动，以得到充分优化、避免BUG ：）

DOTS系统成熟以后，游戏的脚本逻辑部分会和现有的组件式系统完全不同。原有脚本写法和ECS写法的区别，比两种语言的差别要大得多。所以起个好名字逐步发展新体系也是必要的。

## **3、ECS是什么？** ##

首先ECS并非一种全新的技术，也不是Unity首先提出的。

这种技术的出现非常早，而近几年突然火爆，是因为暴雪的《守望先锋》。《守望先锋》的服务器和客户端框架完全基于ECS构建，在游戏机制、网络、渲染方面都有非常出色的表现，这种技术上的巨大成功，必然会引领一波ECS的潮流。

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这篇GDC分享3年前火了一阵

ECS不属于某种“设计模式”，之前我们常说的“设计模式”是在面向对象的框架之下讨论的，而**ECS完全是另一种面向对象的编程方法**，它对传统编程方法的颠覆性比Actor模式更强。至少目前来看，ECS仅适合于游戏开发领域。

1.  E代表实体（Entity）。实体在逻辑意义上是组件的容器，每个实体有若干个组件；但在实现上它只需要一个整数ID，区分不同的实体。
2.  C代表组件（Component），它不是目前Unity中的组件，而是一种只拥有数据，不能具有任何方法的结构体。
3.  S代表系统（System），和C相反，系统只能具有方法而不具有任何数据。

系统是程序逻辑的载体，游戏中有很多System会反复执行。每个System执行时它不管什么Entity，而只做两个步骤：

1.  从所有的组件中筛选合适的“组件组合”。例如某个移动system，只关心同时具有“移动组件”和“旋转组件”的对象。
2.  对筛选出的组件进行某种操作。例如上面的移动system，会修改移动组件中保存的位置变量，再修改旋转组件中保存的朝向变量。

一个游戏中，大量的Component每一帧被很多System修改，就形成了游戏逻辑。

那为什么说ECS非常厉害呢？关键是：

1.  每个system所做的事情都非常简单，非常容易并行执行。而且只要标记出哪些数据是只读的、哪些是可写的，就能让ECS系统进一步优化。现代手机和PC核心数都挺多，可以达到恐怖的并行效率。
2.  由于组件C只是单纯的数据，大量组件数据在内存中很容易按顺序排好位置，系统处理这些整整齐齐的数据极为高效。而且，这种内存布局可以提高CPU缓存命中率，现代CPU动辄有十几兆、几十兆的缓存，在缓存中执行比火箭还快。

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## 4、ECS目前的发展阻力是什么？ ##

通过前面的介绍可以看出，ECS可不是什么“易学易用”的新技术，它对现有的开发模式，甚至现有的Unity编辑器来说都是颠覆性的。

不仅如此，ECS对初学者来说有着巨大障碍：**除了游戏技术圈，人们很难在任何其它地方学到ECS编程方法**。

无论你在什么地方学习编程，能搞清楚传统的面向对象已经很不错了，ECS只能在你有一定编程基础后，通过网络资料实践自学。这一问题在ECS的推广方面是致命的。

因为ECS这一技术本身还是比较新颖的，高手们都还没有把ECS系统摸透，没有系统化，更别提能够在不误人子弟的前提下教会新人。

但是话说回来，ECS虽然是一种全新的编程思想，但对于一些专业开发者来说并不难，比如咱们专栏里已经有写过一些实践分享：

[ProcessCA：Unity 实体组件系统（ECS）——性能测试][ProcessCA_Unity _ECS]

[zhazha chen：Unity ECS 高性能探索][zhazha chen_Unity ECS]

对于专业开发者来说，目前在Unity中实践ECS，阻力来自于：**Unity官方对于DOTS依然是缓慢开发中，还远远谈不上成熟**。

例如，由于ECS的游戏对象不再兼容原来的GameObject，导致ECS物体在场景编辑器中看不到。如何解决官方给出了至少两种方案：加个代理适配，或是彻底换成新编辑器窗口（比如Entity Debugger之类的工具）。但是这些方案都还不完善…… ：）

还有ECS在渲染方便和原系统存在兼容问题，雨松Momo的ECS分享视频中，用了较多篇幅解释在DOTS技术栈下如何妥善渲染。可以看出问题还很多，针对不同项目要考虑不同的方法。

## 5、我们应该如何看待DOTS？ ##

重点是，虽然Unity的DOTS技术存在巨多问题，无论Unity ECS还是Burst，说起来都是各种吐槽。但**作为专业的软件工程师，应当以最大程度的积极性拥抱这些新技术**。

纵观历史，新技术出现时总是带着一身毛病——还没马车跑得快的汽车，还没蒸汽机好用的内燃机，还没滑膛枪可靠的线膛枪，感觉随时会核爆的核电站。一切当今习以为常的东西，在当年都被无情地嘲笑过。

就算发展慢、就算发展中出现下滑和反复。ECS技术在内存布局、缓存友好性、多线程友好性等方面达到了传统编程模式望尘莫及的高度。甚至可以说，很常规的ECS代码就已经能达到某些深度优化过的传统代码的性能。

所以从发展趋势看，我们没有理由故步自封、拒绝这一新技术。

**PS：**话说回来，现在学DOTS并不是现在就要用到商业项目里。在商业项目中，采用这种尚不成熟的新技术一定要得到团队的一致同意和Leader的支持，否则就是非常不负责任的决定。 ：）

泻药，个人观点有3条：

1.  ECS是好东西，Unity的ECS不是。
2.  Job System是好东西，Unity的Job System也不错，但还有一定的进步空间。
3.  Burst目前看来提升确实很大，但是没有跟手写SIMD比较过。

ECS的思想其实从十几年前机能严重不足的时候，到现在都一直在影响游戏开发行业，无论是里边有过程式编程的影子，还是函数式编程的影子，亦或是针对缓存和CPU密集运算的优化思想，都是在切实的解决游戏逻辑和渲染中的痛点，而且即使不是纯ECS，许多团队的框架也在向这个方向靠拢。Unity的ECS一方面完成度太低，之前看到版本号还是0.x，就比较尴尬，另外从我个人自私的角度分析（本人是个写渲染的）就是没大有和渲染层接壤，比如VLK和DX12这种现代的API是可以直接并行产生PSO，并行准备CommandBuffer（CommandList) 等等，在这些方面Unity只提供了SRP这种很上层的封装，很难将Job System和ECS灵活的应用上去。

Job System这种线程调度方式，应该是同步多线程中速度最快的方法，因为队列数量提前可知所以几乎不存在高消耗的锁和等待，同时一次性触发不会涉及到上下文，线程启动消耗等。但是官方的Demo好像有涉及到一些异步多线程，个人认为Job System这种一次性触发的设计模式并不适合异步多线程，平时我在开发时也经常会用到Job System这种多线程思想，对性能的提升大有裨益。

之前有人问Job System，Unreal的Task Graph有什么关系和区别，看起来Task Graph在设计时更多的考虑了异步能力，而不是这么注重一口气憋住的同步能力，而且Unreal官方似乎推荐使用Task作为延时的逻辑触发，而Unity推荐使用协程做等待，让其他线程做纯运算，在设计理念上应该存在一些不同，本人在此不置褒贬。

Burst据说是处理SIMD的效果很好，经过一些测试发现效果也确实不错，但是平常这种优化手写也是能做到的，所以究竟和平常手写的带\_m128这种的数学库，比如DX提供的DirectX::XMVECTOR DirectX::XMMATRIX有多少提升，这一点还有待探索，这里持保留态度。

引用：https://www.zhihu.com/question/363824849/answer/1069372037

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[ProcessCA_Unity _ECS]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/48570922
[zhazha chen_Unity ECS]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/55264786