Bevy ECS - 技术栈

与其它大部分游戏引擎不同，Bevy 采用了一种名为ECS 的编程范式，ECS 将数据和行为分离。Bevy将存储我们的所有数据，并为我们管理所有独立的功能单元。代码会在适当的时候运行。

那么，ECS代表什么意思？

缩写	全称
E	Entity，实体
C	Component，组件
S	System，系统

如果我们有面向对象语言的基础，那么可以这么理解ECS：对象实例，类，函数。

好的，我们从两个视角（面向对象，面向ECS）来看看游戏的运行逻辑。

面向对象视角

如果我们从面向对象视角看游戏的运行逻辑，我们可能会这样实现。

定义对象：

rust 复制代码

struct Sprite {
    texture: String,
    position: Vec2,
}

定义对象的行为：

rust 复制代码

impl Sprite {

    fn new(texture: String, position: Vec2) -> Self {
        Self { texture, position }
    }

    fn set_position(&mut self, position: Vec2) {
        self.position = position;
    }
}

运行对象相关的逻辑（创建示例，设置行为）：

rust 复制代码

fn main() {
    let mut sprite = Sprite::new("boy".to_string(), Vec2::ZERO);
    sprite.set_position(Vec2::new(400.0, 200.0));
}

这完全是面向对象的做法，首先定义对象的字段，然后定义对象支持的行为，然后在合适的时机运行对象的逻辑。

但Bevy ，用了完全不一样的做法，即ECS。

ECS视角

定义对象：

rust 复制代码

pub struct Sprite {
    pub image: Handle<Image>,
    //other code
}

rust 复制代码

pub struct Transform {
    pub translation: Vec3,
    // other code
}

创建对象：

rust 复制代码

fn setup(mut commands: Commands, asset_server: Res<AssetServer>) {
    commands.spawn((
        Sprite::from_image(asset_server.load("bevy_bird_dark.png")),
        Transform::from_xyz(200.0, 200.0, 0.0),
    ));
}

定义对象行为：

rust 复制代码

fn moving_sprite(mut sprite_query: Option<Single<(&mut Transform)>>) {
    if let Some(mut sprite) = sprite_query {
        sprite.0.translation.x = 0.0;
        sprite.0.translation.y = 0.0;
    }
}

嗯~~~，这只是代码的一部分，从目前的代码看，和面向对象的视角有很多不一样。现在，让我们深入一下，看看Bevy如何运行一个简单的游戏逻辑。

ECS的游戏逻辑

从简单开始

rust 复制代码

use bevy::prelude::*;

fn main() {
   
    App::new()
        .add_plugins(DefaultPlugins)
        .run();
}

在上一篇文章中，我们已经介绍了这段代码的功能，那就是只显示一个窗口。

创建精灵

rust 复制代码

#[derive(Component)]
struct SpriteMark;

fn setup(mut commands: Commands, asset_server: Res<AssetServer>) {
    commands.spawn(Camera2d);
    commands.spawn((
        Sprite::from_image(asset_server.load("bevy_bird_dark.png")),
        Transform::from_xyz(200.0, 200.0, 0.0),
        SpriteMark,
    ));
}

#[derive(Component)]是一个声明，这个声明表示我们创建的struct是一个Component ，例如上面的代码，我们创建了一个SpriteMark的Component ，这个Component 有什么用？大家看代码实现会发现，这个SpriteMark没有任何数据。一般情况下，这种Component 我们称为标记组件，标记组件的唯一作用，就是方便System 去查找我们的Entity，这个以后再讲。

fn setup(mut commands: Commands, asset_server: Res<AssetServer>)该函数就一个作用，创建Entity ，我们看下实际的创建逻辑。commands.spawn(Camera2d);生成一个2D相机，游戏世界中，唯一不可缺少的组件就是相机，因为有了相机，我们才能看见游戏世界。

rust 复制代码

commands.spawn((
        Sprite::from_image(asset_server.load("bevy_bird_dark.png")),
        Transform::from_xyz(200.0, 200.0, 0.0),
        SpriteMark,
));

上述代码，便是生成我们的精灵实体。第二行代码生成的是精灵纹理，可以看到加载了一个文件作为精灵的纹理，第三行代码定义了精灵的位置，第四行，创建了我们精灵的标记。

添加到系统

rust 复制代码

App::new()
    .add_plugins(DefaultPlugins)
    .add_systems(Startup, setup)
    .run();
}

之前我们定义的setup函数，需要添加到Bevy 的运行逻辑中。此处，我们使用了add_systems(Startup, setup)，把setup添加到了游戏的运行逻辑中。Starup会在游戏启动的时候运行一次，也就是说，setup函数，会在我们游戏运行的时候，初始化阶段，执行一次。

Startup，在Bevy 中，叫做调度。而setup函数，当我们使用add_systems时候，它就变成了ECS 中的System，也就是系统。

Bevy 中最常见的一个错误，就是定义了一个函数或者运行逻辑，而没有添加到System中。

此时，我们的代码已经可以运行了，我们看看效果。

哦，对了，忘记告诉各位要在项目的某个目录下，放入你喜欢的资源。

再复杂一点

如果仅仅在初始位置放置一个精灵，这并不吸引人。那么我们稍微添加一个逻辑，当点击键盘M键的时候，移动一下精灵。

rust 复制代码

fn moving_sprite(mut sprite_query: Option<Single<(&mut Transform, &SpriteMark)>>) {
    if let Some(mut sprite) = sprite_query {
        sprite.0.translation.x = 0.0;
        sprite.0.translation.y = 0.0;
    }
}

上述代码唯一值得研究的地方就是函数参数， mut sprite_query: Option<Single<(&mut Transform, &SpriteMark)>>，我们定义了一个单项查询Option<Single<>>，在Bevy 中，获取Entity 的方式就是通过查询，你可以理解为查找满足某个条件的Entity 。这个时候，我们终于看到了SpriteMark作用，如果我们在编写查询条件的时候，有点点困难，那么我们就可以定义个Component ，专门作为Entity 的标记。这个参数翻译过来就是：帮我查询一个，既带有Transform也带有SpriteMark的Entity 。因为SpriteMark的作用，所以我们查询到的Entity，就是我们之前的创建的精灵。

好的，接下来函数实现，就是移动精灵的位置。

最后，别忘了，添加到Bevy的系统：

rust 复制代码

App::new()
    //other code
    .add_systems(Update, moving_sprite.run_if(input_pressed(KeyCode::KeyM)))
    //other code

.add_systems(Update, moving_sprite.run_if(input_pressed(KeyCode::KeyM)))，这次，我们换了一个不一样的调度------Update，该调度和游戏的帧率保持一致，也就是在游戏运行期间，会一直运行，游戏如果是一秒钟60帧，那么该调度就调度System一秒钟60次。moving_sprite.run_if(input_pressed(KeyCode::KeyM))，moving_sprite的实际执行，会在按下键盘M键的时候执行。

OK，现在，我们的游戏没有那么无聊了，在游戏运行之后，点击M键，会移动一下了。

总结

好的，我们已经了解基本的Bevy 运行方式，即ECS 。可能目前还不是那么深入，不过没关系，后续随着文章的更新，对ECS会越来越深入的。