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如何在cocos2d-x中使用ECS(实体-组件-系统)架构方法开发一个游戏?

引言

              在我的博客中,我曾经翻译了几篇关于ECS的文章。这些文章都是来自于Game Development网站。如果你对这个架构方式还不是很了解的话,欢迎阅读理解 组件-实体-系统和实现 组件-实体-系统。

              我发现这个架构方式,是在浏览GameDev上的文章的时候了解到的。很久以前,就知道了有这么个架构方法,只是一直没有机会自己实践下。这一次,我就抽空,根据网上对ECS系统的讨论,采用了一种实现方法,来实现一个。

             我很喜欢做游戏,所以同样的,还是用游戏实例来实践这个架构方法。我将会采用cocos2d-x来作为游戏开发的主要工具,这是一款十分强大的跨平台游戏引擎,感兴趣的读者,可以自行搜索了解。


ShapeWar

             我一直觉得,作为游戏程序员,能够自己独立的绘制游戏中的图片资源是一件非常好玩的事情。所以,没有美术功底的我,就选择了一种复古风格的艺术——像素艺术来学习。经过一段时间的学习,发现做像素画还是很有趣的,所以我就将我以前做的简单的像素图片,来融合成现在的这个游戏实例——ShapeWar 。

            这个游戏很简单,玩家通过键盘上的左右键来移动发射器,通过按下space键,来进行攻击,将所有掉落下来的立方体全都打掉。如果有立方体遗漏掉,那么将会丢掉一颗血,直到玩家死亡为止。这个游戏,开始的时候,可能会非常容易,但是,立方体下落的速度是逐渐增加的,到了后面,如果玩家还能够坚持住的话,那非常了不起!!!

            好了,游戏规则很简单,来看看游戏的截图吧!

                 好了,这个游戏很简单,有兴趣的同学,可以到这里来下载,试玩一下,并且在留言中,告诉我,你最高得了多少分哦!!!


架构设计

                从上面的截图,大家也能够明白,游戏只有两个场景,分别是开始场景,和游戏进行场景。需要完成的功能如下:

  •   能够产生立方体,控制立方体产生
  •   能够控制发射器,发射出球体
  •   能够检测出球体和立方体之间的碰撞
  •   对不同的立方体,需要碰撞不同的次数才能消灭
  •   立方体消灭之后,要播放动画
  •   玩家拥有血量和积分

               这个游戏大致就有这些功能。

               在ECS系统中,我们没有像传统的面向对象方法那样,为游戏中每一个实体定义一个类。比如,对于这里的玩家(Player)定义一个类,然后为绿色的立方体(GreenCube),红色的立方体(RedCube),橙色的立方体(OrangeCube)和紫色的立方体(PurpleCube)都定义一个类。对于这样的小游戏来说,你可以这么做,但是对于大一点的游戏来说,里面的实体有非常的多,如果每一个都定义一个类的话,那么系统将难以维护。所以,在ECS系统中,它将“多使用组合,少使用继承”的概念发挥到极致。


组件

              在系统中,并没有为每一个实体都定义一个类,而是为构成这些实体的基本单元,也就是前面两篇博文中讲述的Component(组件),一个一个的定义。下面是我游戏中,需要用到的所有的组件类型:

// File: Component.h
//------------------------------------------------------------------
// declaration	: Copyright (c), by XJ , 2014 . All right reserved .
// brief		: This file will define the Component base class of the 
//                Entity-Component-System.
// author		: XJ
// date			: 2014 / 6 / 8
// version		: 1.0
//-------------------------------------------------------------------
#pragma once
#include<cocos2d.h>
using namespace cocos2d ;

namespace ShapeWar
{
#define COMPONENT_NONE 0x0

class Component
{
public:
	Component(){}
	virtual ~Component(){}
};

/**
* Define the Render Component
*/
#define COMPONENT_RENDER (1 << 1)
class RenderComponent: public Component
{
public:
	RenderComponent(){}
	~RenderComponent()
	{
		sprite->removeFromParentAndCleanup(true);
		delete sprite ;
	}

public:
	CCSprite* sprite ;
};

/**
* Define the Position Component
*/
#define COMPONENT_POSITION (1 << 2 )
class PositionComponent: public Component
{
public:
	PositionComponent(){}
	~PositionComponent(){}

public:
	float x ;
	float y ;
};

/**
* Define the Velocity Component
*/
#define COMPONENT_VELOCITY (1 << 3)
class VelocityComponent: public Component
{
public:
	VelocityComponent(){}
	~VelocityComponent(){}

public:
	float vx ;
	float vy ;
};

/**
* Define the Health Component
*/
#define COMPONENT_HEALTH (1 << 4)
class HealthComponent: public Component
{
public:
	HealthComponent(){}
	~HealthComponent(){}

public:
	unsigned int health ;
};

/**
* Define the Collidable Component
* brief	: Use the AABB's Min-Max representation
*/
#define COMPONENT_COLLID (1 << 5)
class CollidableComponent:public Component
{
public:
	CollidableComponent(){}
	~CollidableComponent(){}

public:
	float min_x ;
	float min_y ;
	float max_x ;
	float max_y ;
};

/**
* Define the EntityType component
* brief	: This component will indicate which type the entity is.
*/
#define COMPONENT_ENTITY_TYPE (1 << 6)
class EntityTypeComponent: public Component
{
public:
	EntityTypeComponent(){}
	~EntityTypeComponent(){}

public:
	static const unsigned int RED_CUBE = (1 << 1) ;
	static const unsigned int PURPLE_CUBE = (1 << 2) ;
	static const unsigned int ORANGE_CUBE = (1 << 3) ;
	static const unsigned int GREEN_CUBE = (1 << 4) ;
	static const unsigned int SPHERE_BALL = (1 << 5) ;
	static const unsigned int PLAYER = (1 << 6) ;

public:
	unsigned int type ;
};

/**
* Define the AnimateComponent
*/
#define COMPONENT_ANIMATE (1 << 7)
class AnimateComponent:public Component
{
public:
	AnimateComponent(){}
	~AnimateComponent(){}

public:
	cocos2d::CCAnimate* animate ;
	unsigned frames ;
};

};
            从上面的代码中,大家可以看到,我首先定义了一个基类Component,然后让所有的组件都继承于这个基类。这里,我并没有用到继承,读者可以发现Component中什么内容也没有。 我将其他组件继承于Component的组要原因是能够将他们统一的进行处理,仅此而已。

            在定义完了基类之后,分别定义了如下的组件类型:

  • RenderComponent, 用于支持渲染
  • PositionComponent, 用于定义位置属性
  • VelocityComponent,用于定义速度属性
  • HealthComponent,用于定义健康属性
  • CollidableComponent,用于定义AABB碰撞检测盒
  • EntityTypeComponent,用于定义实体类型
  • AnimateComponent, 用于定义动画渲染属性

         读者可能发现,在每一个组件上方,我都为它定义了一个标示符,如#define COMPONENT_RENDER  (1 << 1)。这是因为,我们需要知道一个实体中到底有哪些组件,所以,我们为每一个组件定义一个标示符,然后就可以通过判断这个标示符,来知道,一个实体是否拥有指定的组件了。我们将在后面看到它的用处。


实体

         如果读者,你仔细的阅读了我前面介绍的几篇文章,那么你就会知道,实体实际上就是一个ID值而已,所以,我并没有专门为这个概念定义什么,它在我开发的游戏中,仅仅是一个下标值而已。但是,我们需要知道,游戏中那么多的实体,需要进行统一的管理。所以为此,我创建了如下的一个类,用来对游戏中所有的实体进行管理。

//File:EntityManager
//------------------------------------------------------------------
// declaration	: Copyright (c), by XJ , 2014 . All right reserved .
// brief		: This file will define the Entity of the Entity-Componet-
//                System and the entity manager.
// author		: XJ
// date			: 2014 / 6 / 8
// version		: 1.0
//-------------------------------------------------------------------
#pragma once

#include<vector>
#include"Component.h"
using namespace std ;

namespace ShapeWar
{
/**
* Define the EntityManager
*/
class EntityManager
{
private:
	EntityManager();
	~EntityManager();

	/** Singleton getter*/
public:
	static EntityManager* getEntityManager();

	/** Core method */
public:
	/**
	* Create an empty entity
	*/
	_int64 createEntity() ;

	/**
	* Remove an entity
	*/
	void removeEntity(_int64 entity);

	/**
	* Register component
	* brief	: This method will make the entity manager to alloc the memory to store
	*         the registed componet.If you want to use one componet in the ECS , you
	*         must registed it at the start time.
	*/
	void registComponents(_int64 component_size);

	/**
	* Add an component to the entity
	*/
	void addComponent(Component* component, _int64 component_type, _int64 entity);

	/**
	* Remove an component of the entity
	*/
	void removeComponent(_int64 component_type, _int64 entity);

	/**
	* Get component list
	*/
	std::vector<Component*>* getComponentList(_int64 component_type) const ;

	/**
	* Get the specificed component of the entity
	*/
	Component* getComponent(_int64 component_type, _int64 entity);

	/**
	* Get entity flag
	*/
	_int64 getEntityFlag(_int64 entity) const ;

	/**
	* Set entity flag
	*/
	void setEntityFlag(_int64 entity, _int64 entity_type);

	/**
	* Get the entity size
	*/
	unsigned int getEntitySize() const ;

	/**
	* Define the Component_List
	*/
	typedef std::vector<Component*> Component_List;

private:
	/**
	* Destroy all the component
	*/
	void _destroy();

private:
	std::vector<_int64> m_EntityFlagArray ;							//Contain the Entity flag 
	<pre name="code" class="cpp">        std::vector<Component_List>  m_ComponentContainer ;				//Contain all the entity

};};


          正如读者看到的那样,这个类是一个单例类,里面提供了很多的方法。要理解这个类,我们先来看看组件是如何在这个类里面进行保存的。

          在这个类中,我定义了一个这样的成员:

std::vector<Component_List>  m_ComponentContainer ;				//Contain all the entity

            而Component_List定义为如下:

/**
* Define the Component_List*/typedef std::vector<Component*> Component_List;
            也就是说,这个ComponentContainer,包含了所有的在游戏中使用的组件实例。同一种组件实例,放在同一个Component_List中,然后不同的Component_List,放在Component_Container中。如果读者对这个不是很清楚的话,可以看下面的图片:

          

             从上图中可以看出,这是一个二维的空间盒子,纵向表示了一个组件类型中所有的组件实例,横向表示了一个实体拥有哪些组件。所以,这里的实体,也就是这里的容器中的下标了。

            好了,在明白了组件是如何保存了的之后,我们还需要了解在EntityManager中定义的这个数组是什么意思:

std::vector<_int64> m_EntityFlagArray ;							//Contain the Entity flag 
            这个数组,保存了相对应的实体中组件的标示符。还记得我们在组件那一节讲述的组件表示符吗?通过这个数组,我们保存了每个实体对应的组件中有哪些组件。比如说,在这个数组下标为1的单元中,也就是实体1中,有如下的组件标示符保存:

           COMPONENT_RENDER | COMPONENT_POSITION | COMPONENT_VELOCITY

            那么就意味着,这个实体是由RenderComponent,和PositionComponent,VelocityComponent组合而成的。

            好了,在明白了这个数组的功能之后,我们来看看上面管理器中各个函数的作用吧。


_int64 CreateEntity

           这个函数用来创建一个空的实体,并且返回实体的下标。用户可以通过这个方法来创建一个实体


void removeEntity(_int64 entity)

           这个函数,根据传递进来的实体下标,将实体从容器中移除,并且释放相关的资源


void registComponent(int num)

           这个函数,用来根据参数,开辟相应的组件类型空间。在开始的时候,我们并不知道有多少个组件需要使用,所以让用户自行决定需要使用多少个组件。


void addComponent(Component* component, _int64 component_type, _int64 entity)

          这个函数,根据传进来的组件,还有组件类型,以及实体下标,将组件加入到相对应的位置去。

void removeComponent(_int64 component_type, _int64 entity);

         这个函数,用来将制定类型的组件,从实体中移除。

        

         由于篇幅限制,这里不再一一的讲述。上面的代码能够很好的自我解释出每一个函数的功能。

          这里有个问题需要注意,读者可能想知道,我是如何通过组建标示符,来找到那个组建的容器的???并且实体只是定义了横向的坐标,而纵向的坐标是如何获取的了?

          这个还要讲解下我定义的容器的组织方式。

          对于不同的组件,我分别定义了标示符,而标示符中都有不同的位置标示,如COMPONENT_RENDER为 10,这个标示符中1在第1位(从0计算),那么我们将这个组件的纵向位置定义为1 - 1 = 0 ,也就是0号下标的组件容器中。所以,这就是为什么我要定义不同的组件标示符。为了能够从64位的标示符中获取‘1’在哪一位上,我在前面的博客中算法设计:如何从64位数中获取哪一位数为1采用分治算法,设计了这个方法来获取位数。

           好了,通过上面的描述,读者应该明白我是以怎么样的方式来维护游戏中所有的实体的了!!!


系统

           在实现了上面的组件,实体之后,接下来就应该实现系统了。我这里实现系统的方式,是根据这篇博客中提出的方法来实现的。

          首先,抽象一个系统的类,如下所示:

        /**
	* Define the base system class. All system will inherit from this base class.
	*/
	class System
	{
	public:
		System(int _priority);
		virtual ~System();

	public:
		virtual void enter() = 0 ;
		virtual void excute(float dt) = 0;
		virtual void exit() = 0 ;

	public:
		int priority ;
	};

        在这个抽象的系统中,我定义了一个优先级,这样,我们就可以定义哪一些系统需要在另外一些系统之前进行运行。有了系统之后,我们就需要一个管理的方式,所以,在定义了一个系统管理器,如下所示:

	/**
	* Define the system manager
	*/
	class SystemManager
	{
	private:
		SystemManager();
		~SystemManager();

		/** Singleton getter*/
	public:
		static SystemManager* getSystemManager() ;

		/** Core method*/
	public:
		/**
		* Add one system to the system list
		*/
		void addSystem(System * system);

		/**
		* Update all the system
		*/
		void update(float dt);

		/**
		* Pause all the system
		*/
		void pause();

		/**
		* Resume all the system
		*/
		void resume();

	private:
		/**
		* Destroy all the systems
		*/
		void _destroy();

	private:
		std::vector<System*> system_list ;
		bool bPaused ;
	};

             这个类同样也是单例的,用户可以通过调用addSystem来添加系统到系统管理器中。系统管理器,会在每一帧,调用update方法,update方法如下所示:

void SystemManager::update(float dt)
{
	if(bPaused == true)
		return ;

	//Excute all the system
	for(int i = 0  ; i < system_list.size() ; i ++)
	{
		system_list[i]->excute(dt);
	}// end for
}// end for update

             很简单,它调用已经根据优先级排好序的系统中的excute方法,来执行每一个系统的任务。

             在我的这个简单的游戏中,我定义了如下的几个系统,根据优先级从低到进行排序:

  • RenderSystem,负责进行渲染
  • MovementSystem, 负责进行实体的移动
  • HealthSystem,负责判断哪些实体已死亡
  • CreatorSystem,负责游戏中立方体的创建规则
  • InputSystem, 负责处理键盘输入
  • CollidDetectionSystem,负责进行碰撞检测
  • BoundaryCheckSystem,负责进行边界检查,当立方体和球体出了边界之后,进行相应的操作  

              下面我们来分别看看这些系统的实现过程:

RenderSystem

#include"RenderSystem.h"
#include"EntityMananger.h"
using namespace ShapeWar ;

RenderSystem::RenderSystem(int _priority, CCNode* _scene)
	:System(_priority),
	scene(_scene)
{

}

RenderSystem::~RenderSystem()
{

}

void RenderSystem::enter()
{

}// ed for enter

void RenderSystem::excute(float dt)
{
	unsigned int size = EntityManager::getEntityManager()->getEntitySize();
	for(unsigned int i = 0 ; i < size ; i ++)
	{
		_int64 flag = EntityManager::getEntityManager()->getEntityFlag(i);
		if((flag & (COMPONENT_RENDER | COMPONENT_POSITION)) == (COMPONENT_RENDER | COMPONENT_POSITION))
		{
			RenderComponent* pRender = (RenderComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_RENDER,i);
			PositionComponent* pPos =  (PositionComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_POSITION,i);

			if(pRender->sprite->getParent() == NULL)
			{
				EntityTypeComponent* pType = (EntityTypeComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_ENTITY_TYPE,i);
				if(pType->type != EntityTypeComponent::PLAYER)
				{
					pRender->sprite->runAction(CCRepeatForever::create(CCRotateBy::create(1.0/60, 5)));
					scene->addChild(pRender->sprite);
				}// end for PLAYER
				else
					scene->addChild(pRender->sprite, 10);
			}

			pRender->sprite->setPosition(ccp(pPos->x, pPos->y));
		}
	}// end for sprite

}// end for excute

void RenderSystem::exit()
{
	unsigned int size = EntityManager::getEntityManager()->getEntitySize();
	for(unsigned int i = 0 ; i < size ; i ++)
	{
		RenderComponent* pRender = (RenderComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_RENDER,i);
		pRender->sprite->stopAllActions();
		pRender->sprite->removeFromParentAndCleanup(true);
	}// end for
}// end for exit

MovementSystem

#include"MovementSystem.h"
#include"EntityMananger.h"
using namespace ShapeWar ;

MovementSystem::MovementSystem(int _priority)
	:System(_priority)
{

}

MovementSystem::~MovementSystem()
{

}

void MovementSystem::enter()
{

}// end for enter

void MovementSystem::excute(float dt)
{
	unsigned int size = EntityManager::getEntityManager()->getEntitySize();
	for(unsigned int i =  0 ; i < size ; i ++)
	{
		_int64 flag = EntityManager::getEntityManager()->getEntityFlag(i);
		
		if((flag & (COMPONENT_POSITION | COMPONENT_VELOCITY)) == (COMPONENT_POSITION | COMPONENT_VELOCITY))
		{
			PositionComponent* pPos = (PositionComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_POSITION, i);
			VelocityComponent* pVelocity = (VelocityComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_VELOCITY, i);

			pPos->x += (1.0 / 60) * pVelocity->vx ;
			pPos->y += (1.0 / 60) * pVelocity->vy ;
		}
	}// end for
}// end for excute

void MovementSystem::exit()
{

}// end for exit




HealthSystem

#include"HealthSystem.h"
#include"EntityMananger.h"
#include"GameInfo.h"
using namespace ShapeWar ;

HealthSystem::HealthSystem(int priority)
	:System(priority)
{

}

HealthSystem::~HealthSystem()
{

}

void HealthSystem::enter()
{

}// end for enter

void HealthSystem::excute(float dt)
{
	//Get all the HealthComponent list
	EntityManager::Component_List* pHealth = EntityManager::getEntityManager()->getComponentList(COMPONENT_HEALTH);

	for(unsigned int entity = 0 ; entity < EntityManager::getEntityManager()->getEntitySize() ;)
	{
		HealthComponent* health = (HealthComponent*)(*pHealth)[entity] ;

		if(health != NULL)
		{
			EntityTypeComponent* pType = (EntityTypeComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_ENTITY_TYPE, entity);
			if(pType->type == EntityTypeComponent::PLAYER)
			{
				GameInfo::getGameInfo()->CUR_HEALTH_PLAYER = health->health ;
			}

			if(health->health == 0)
			{
				if((EntityManager::getEntityManager()->getEntityFlag(entity) & COMPONENT_ANIMATE) == 0)
				{
					switch(pType->type)
					{
					case EntityTypeComponent::GREEN_CUBE:
					case EntityTypeComponent::RED_CUBE:
						GameInfo::getGameInfo()->CUR_SCORE += 1 ;
						break ;
					
					case EntityTypeComponent::ORANGE_CUBE:
						GameInfo::getGameInfo()->CUR_SCORE += 2 ;
						break ;

					case EntityTypeComponent::PURPLE_CUBE:
						GameInfo::getGameInfo()->CUR_SCORE += 3 ;
						break ;
					}// end switch

					EntityManager::getEntityManager()->removeEntity(entity);
				}
				else
					entity ++ ;
			}// end if
			else
				entity ++ ;
		}// end if
		else
			entity ++ ;
	}// end for
}// end for excute

void HealthSystem::exit()
{

}// end for exit

CreatorSystem

#include"CreatorSystem.h"
#include"EntityCreator.h"
using namespace ShapeWar ;

CreatorSystem::CreatorSystem(int _priority)
	:System(_priority),
	frames(0)
{

}

CreatorSystem::~CreatorSystem()
{

}

void CreatorSystem::enter()
{

}// end for enter

void CreatorSystem::excute(float dt)
{
	frames ++ ;

	static int delta = 0 ;
	delta = frames / 1800 ;

	if(delta >= 30)
		delta = 30 ;

	if(frames % (60 - delta ) == 0)
	{
		int value = http://www.mamicode.com/rand()%100 ;>

InputSystem

#include "InputSystem.h"
#include "EntityMananger.h"
#include "EntityCreator.h"
#include "AudioSystem.h"
using namespace ShapeWar ;

InputSystem::InputSystem(int _priority)
	:System(_priority)
{

}

InputSystem::~InputSystem()
{

}

void InputSystem::enter()
{

}// end for enter

void InputSystem::excute(float dt)
{
	//Get the Component list
	EntityManager::Component_List* pPos = EntityManager::getEntityManager()->getComponentList(COMPONENT_POSITION);
	EntityManager::Component_List* pType = EntityManager::getEntityManager()->getComponentList(COMPONENT_ENTITY_TYPE);

	//Find the player and the un-shooted ball
	unsigned int size = EntityManager::getEntityManager()->getEntitySize();

	int player = -1 , ball = -1 ;
	for(unsigned int i = 0 ; i < size ; i ++)
	{
		unsigned int type = ((EntityTypeComponent*)(*pType)[i])->type ;
		if(type == EntityTypeComponent::PLAYER)
		{
			player = i ;
		}// end if

		if(type == EntityTypeComponent::SPHERE_BALL)
		{
			_int64 flag = EntityManager::getEntityManager()->getEntityFlag(i);
			if((flag & COMPONENT_VELOCITY) == 0)
			{
				ball = i ;
			} // end if
		}// end if

		if(player != -1 && ball != -1)
			break ;
	}// end for

	PositionComponent* pPlayer_Pos = NULL ;
	PositionComponent* pBall_Pos = NULL ;

	if(player != -1)
		pPlayer_Pos = (PositionComponent*)(*pPos)[player] ;
	if(ball != -1)
		pBall_Pos = (PositionComponent*)(*pPos)[ball] ;

	if(GetKeyState(VK_RIGHT) & 0x8000)
	{
		if(pPlayer_Pos != NULL)
		{
			pPlayer_Pos->x += 5 ;
			if(pPlayer_Pos->x >= 320 - 22)
				pPlayer_Pos->x = 320 - 22 ;

			if(pBall_Pos != NULL)
				pBall_Pos->x = pPlayer_Pos->x ;
		}
	}else if(GetKeyState(VK_LEFT)&0x8000)
	{
		if(pPlayer_Pos != NULL)
		{
			pPlayer_Pos->x -= 5 ;
			if(pPlayer_Pos->x <= 22)
				pPlayer_Pos->x = 22 ;

			if(pBall_Pos != NULL)
				pBall_Pos->x = pPlayer_Pos->x ;
		}
	}

	static int nFrame = 0 ;
	if((GetKeyState(VK_SPACE)& 0x8000) && (nFrame >= 15))
	{
		VelocityComponent* pVelocity = new VelocityComponent();
		pVelocity->vx = 0 ;
		pVelocity->vy = 600 ;
		EntityManager::getEntityManager()->addComponent(pVelocity, COMPONENT_VELOCITY, ball);

		//Create another ball
		EntityCreator::createSphereBall(pPlayer_Pos->x, pPlayer_Pos->y);

		//Player Effect
		AudioSystem::sharedAudioSystem()->playSound("Shoot.wav");
		nFrame = 0 ;
	}

	nFrame ++ ;

}// end for excute

void InputSystem::exit()
{

}// end for exit

CollidDetectionSystem

#include"CollidDetectionSystem.h"
#include"EntityMananger.h"
#include"AudioSystem.h"
using namespace ShapeWar ;

CollidDetectionSystem::CollidDetectionSystem(int _priority)
	:System(_priority)
{

}

CollidDetectionSystem::~CollidDetectionSystem()
{

}

void CollidDetectionSystem::enter()
{

}// end for enter

void CollidDetectionSystem::excute(float dt)
{
	//Get all PositionComponent list
	EntityManager::Component_List* pPos = EntityManager::getEntityManager()->getComponentList(COMPONENT_POSITION);

	//Get all the CollidableComponent list
	EntityManager::Component_List* pCollid = EntityManager::getEntityManager()->getComponentList(COMPONENT_COLLID);

	//Get all the EntityTypeComponent list
	EntityManager::Component_List* pType = EntityManager::getEntityManager()->getComponentList(COMPONENT_ENTITY_TYPE);

	//Get all the HealthComponent list
	EntityManager::Component_List* pHealth = EntityManager::getEntityManager()->getComponentList(COMPONENT_HEALTH);

	unsigned int size = EntityManager::getEntityManager()->getEntitySize();

	//Find all sphere ball
	std::vector<unsigned int> index_array ;
	for(unsigned int i = 0 ; i < size ; i ++)
	{
		if(((EntityTypeComponent*)(*pType)[i])->type == EntityTypeComponent::SPHERE_BALL)
		{
			if((EntityManager::getEntityManager()->getEntityFlag(i) & COMPONENT_VELOCITY) == COMPONENT_VELOCITY)
			{
				index_array.push_back(i);
			}// end if
		}// end if
	}// end for

	for(unsigned int i = 0 ; i < index_array.size() ; i ++)
	{
		CollidableComponent* collidAreaA = ((CollidableComponent*)((*pCollid)[index_array[i]])) ;
		PositionComponent* posA = ((PositionComponent*)((*pPos)[index_array[i]])) ;
		collidAreaA->min_x = posA->x - 16 ;
		collidAreaA->min_y = posA->y - 16 ;
		collidAreaA->max_x = posA->x + 16 ;
		collidAreaA->max_y = posA->y + 16 ;

		size = EntityManager::getEntityManager()->getEntitySize();
		for(unsigned int j = 0 ; j < size ; j ++)
		{
			if((EntityManager::getEntityManager()->getEntityFlag(j) & COMPONENT_COLLID) == COMPONENT_COLLID &&
				((EntityTypeComponent*)(*pType)[j])->type != EntityTypeComponent::SPHERE_BALL)
			{
				CollidableComponent* collidAreaB = ((CollidableComponent*)((*pCollid)[j])) ;
				PositionComponent* posB = ((PositionComponent*)((*pPos)[j])) ;
				collidAreaB->min_x = posB->x - 16 ;
				collidAreaB->min_y = posB->y - 16 ;
				collidAreaB->max_x = posB->x + 16 ;
				collidAreaB->max_y = posB->y + 16 ;

				if(collidAreaA->min_x > collidAreaB->max_x
					||collidAreaA->max_x < collidAreaB->min_x) continue ;
				if(collidAreaA->min_y > collidAreaB->max_y ||
					collidAreaA->max_y < collidAreaB->min_y) continue ;

				HealthComponent* cube = (HealthComponent*)(*pHealth)[j] ;
				cube->health -- ;

				if(cube->health == 0)
				{
					AnimateComponent* pAnimate = new AnimateComponent();
					pAnimate->animate = new CCAnimate();
					
					CCAnimation* pAnimation =  CCAnimation::create();
					
					for(int i = 0 ; i < 10 ; i ++)
					{
						char buffer[32] ;
						sprintf(buffer,"Explosion000%d.png",i);
						pAnimation->addSpriteFrameWithFileName(buffer);
					}// end for

					pAnimation->setDelayPerUnit(1.0/10);
					pAnimate->animate->initWithAnimation(pAnimation);
					pAnimate->frames = 60 ;

					//Add the Animate Component to the entity
					EntityManager::getEntityManager()->addComponent(pAnimate, COMPONENT_ANIMATE, j);

					//Remove the CollidDetection Component
					EntityManager::getEntityManager()->removeComponent(COMPONENT_COLLID, j);

					//Remove the Velocity Component
					EntityManager::getEntityManager()->removeComponent(COMPONENT_VELOCITY, j);

				}// end if

				HealthComponent* ball = (HealthComponent*)(*pHealth)[index_array[i]] ;
				ball->health -- ;

				//Play hurt effect
				AudioSystem::sharedAudioSystem()->playSound("Hurt.wav");

				break ;
			}// end if
		}// end for cube
	}// end for sphere ball
}// end for excute

void CollidDetectionSystem::exit()
{

}// end for exit

BoundaryCheckSystem

#include"BoundaryCheckSystem.h"
#include"EntityMananger.h"
using namespace ShapeWar ;

BoundaryCheckSystem::BoundaryCheckSystem(int priority)
	:System(priority)
{

}

BoundaryCheckSystem::~BoundaryCheckSystem()
{

}

void BoundaryCheckSystem::enter()
{

}// end for enter

void BoundaryCheckSystem::excute(float dt)
{
	//Get all PositionComponent list
	EntityManager::Component_List* pPos = EntityManager::getEntityManager()->getComponentList(COMPONENT_POSITION);

	//Get all the EntityTypeComponent list
	EntityManager::Component_List* pType = EntityManager::getEntityManager()->getComponentList(COMPONENT_ENTITY_TYPE);
	
	unsigned int size = EntityManager::getEntityManager()->getEntitySize();

	//Find the Player's health Component
	unsigned int player_entity = -1 ;
	for(int i = 0 ; i < size ; i ++)
	{
		if(((EntityTypeComponent*)(*pType)[i])->type == EntityTypeComponent::PLAYER)
		{
			player_entity = i ;
			break ;
		}
	}// end for

	HealthComponent * health = (HealthComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_HEALTH, player_entity);

	//Check if the entity is out of the screen
	for(unsigned int i = 0 ; i < size ; )
	{
		if(((EntityTypeComponent*)(*pType)[i])->type == EntityTypeComponent::SPHERE_BALL)
		{
			if(((PositionComponent*)(*pPos)[i])->y > 480)
			{
				EntityManager::getEntityManager()->removeEntity(i);
				size -= 1 ;
				continue ;
			}
		}// end if for sphere ball
		else
		{
			if(((PositionComponent*)(*pPos)[i])->y < 0)
			{
				EntityManager::getEntityManager()->removeEntity(i);
				size -= 1 ;
				health->health-- ;
				continue ;
			}
		}

		i ++ ;
	}// end for
}// end for excute

void BoundaryCheckSystem::exit()
{
	
}// end for exit

            系统内部是如何工作的,不是本文章讨论的范畴。这篇文章旨在告诉读者,我们可以通过ECS系统,实现更加弹性的设计。通过使用组合的方法,大大降低系统的耦合性。同时,这里将数据和处理过程,通过组建和系统的方法实现了分离。通过这样的系统,我们很容易的能够实现网络游戏,因为只需要对组件数据进行单独的传输即可,并且很容易的实现诸如关卡保存,这样的内容。

            但是,任何事情都是双面的,在带来这些好处的同时,在另外的方面也会带来限制。


系统缺点

           通过上面的描述,我们大概可以明确这样的系统有如下的缺点:

  •  内存利用较低。我们在容器中为每一个实体都开辟了同样大的空间,如果某个实体并不具有那样的组件的时候,那个空间依然为它保留着,这浪费了大量的空间
  •  同一个实体,没有办法拥有同一个组件的两份实例。也就说,对于像动画这样的组件,一个实体,可能不只有一个动画属性。它可能需要在死亡时,同时播放两种动画,那么这个系统就没有办法完成这样的工作。
  • 最重要的一个缺点就是性能问题。读者可能发现,系统和实体的交互方式,完全是系统主动的轮询,来进行系统的处理。我们知道,高效的设计方法,应该是让实体在有需要的时候,调用系统来进行工作。如果系统持续的运行,在很多情况下,系统并没有做什么有效的工作。所以,应该将这种主动轮询的方式改成由事件驱动的可能更好一点。但是,博主暂时没有想到如何设计这样的系统,可能在后面的实践中,掌握这样的设计方法的时候,再来向大家讲述。



        好了,ECS架构实践的第一篇博客就到此结束了。

        如果您有什么不明白的地方,或者发现了文中设计上的缺陷,欢迎大家在评论中指出。毕竟,旁观者清,当局者迷。希望能够和大家互相的学习!互相进步!

        这个游戏的源代码和程序以及上传至CSDN,感兴趣的同学可以自行下载来阅读和试玩,不要忘了在评论中给出你获得的最高分哦,大家比比看谁的反应是最好的哦哦!!!

       ShapeWar_SourceCode.zip

       ShapeWar_exe.zip