ECS 游戏架构 应用

转载自：http://blog.csdn.net/i_dovelemon/article/details/30250049

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？ - 博客频道

 

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。

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！！！

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。

1. #pragma once
2. #include<vector>
3. #include"Component.h"
4. using namespace std ;
5. namespace ShapeWar
6. {
7. class EntityManager
8. {
9. private:
10. EntityManager();
11. ~EntityManager();
12. public:
13. static EntityManager* getEntityManager();
14. public:
15. _int64 createEntity() ;
16. void removeEntity(_int64 entity);
17. void registComponents(_int64 component_size);
18. void addComponent(Component* component, _int64 component_type, _int64 entity);
19. void removeComponent(_int64 component_type, _int64 entity);
20. std::vector<Component*>* getComponentList(_int64 component_type) const ;
21. Component* getComponent(_int64 component_type, _int64 entity);
22. _int64 getEntityFlag(_int64 entity) const ;
23. void setEntityFlag(_int64 entity, _int64 entity_type);
24. unsigned int getEntitySize() const ;
25. typedef std::vector<Component*> Component_List;
26. private:
27. void _destroy();
28. private:
29. std::vector<_int64> m_EntityFlagArray ;
30. <pre name="code" class="cpp">        std::vector<Component_List>  m_ComponentContainer ;

//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：

1. std::vector<Component_List>  m_ComponentContainer ;

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

而Component_List定义为如下：

1. typedef std::vector<Component*> Component_List;

/**
* 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：

1. std::vector<_int64> m_EntityFlagArray ;

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！！！

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：

1. class System
2. {
3. public:
4. System(int _priority);
5. virtual ~System();
6. public:
7. virtual void enter() = 0 ;
8. virtual void excute(float dt) = 0;
9. virtual void exit() = 0 ;
10. public:
11. int priority ;
12. };

        /**
	* 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：

1. class SystemManager
2. {
3. private:
4. SystemManager();
5. ~SystemManager();
6. public:
7. static SystemManager* getSystemManager() ;
8. public:
9. void addSystem(System * system);
10. void update(float dt);
11. void pause();
12. void resume();
13. private:
14. void _destroy();
15. private:
16. std::vector<System*> system_list ;
17. bool bPaused ;
18. };

	/**
	* 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：

1. void SystemManager::update(float dt)
2. {
3. if(bPaused == true)
4. return ;
5. for(int i = 0  ; i < system_list.size() ; i ++)
6. {
7. system_list[i]->excute(dt);
8. }
9. }

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

1. #include"RenderSystem.h"
2. #include"EntityMananger.h"
3. using namespace ShapeWar ;
4. RenderSystem::RenderSystem(int _priority, CCNode* _scene)
5. :System(_priority),
6. scene(_scene)
7. {
8. }
9. RenderSystem::~RenderSystem()
10. {
11. }
12. void RenderSystem::enter()
13. {
14. }
15. void RenderSystem::excute(float dt)
16. {
17. unsigned int size = EntityManager::getEntityManager()->getEntitySize();
18. for(unsigned int i = 0 ; i < size ; i ++)
19. {
20. _int64 flag = EntityManager::getEntityManager()->getEntityFlag(i);
21. if((flag & (COMPONENT_RENDER | COMPONENT_POSITION)) == (COMPONENT_RENDER | COMPONENT_POSITION))
22. {
23. RenderComponent* pRender = (RenderComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_RENDER,i);
24. PositionComponent* pPos =  (PositionComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_POSITION,i);
25. if(pRender->sprite->getParent() == NULL)
26. {
27. EntityTypeComponent* pType = (EntityTypeComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_ENTITY_TYPE,i);
28. if(pType->type != EntityTypeComponent::PLAYER)
29. {
30. pRender->sprite->runAction(CCRepeatForever::create(CCRotateBy::create(1.0/60, 5)));
31. scene->addChild(pRender->sprite);
32. }
33. else
34. scene->addChild(pRender->sprite, 10);
35. }
36. pRender->sprite->setPosition(ccp(pPos->x, pPos->y));
37. }
38. }
39. }
40. void RenderSystem::exit()
41. {
42. unsigned int size = EntityManager::getEntityManager()->getEntitySize();
43. for(unsigned int i = 0 ; i < size ; i ++)
44. {
45. RenderComponent* pRender = (RenderComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_RENDER,i);
46. pRender->sprite->stopAllActions();
47. pRender->sprite->removeFromParentAndCleanup(true);
48. }
49. }

#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

1. #include"MovementSystem.h"
2. #include"EntityMananger.h"
3. using namespace ShapeWar ;
4. MovementSystem::MovementSystem(int _priority)
5. :System(_priority)
6. {
7. }
8. MovementSystem::~MovementSystem()
9. {
10. }
11. void MovementSystem::enter()
12. {
13. }
14. void MovementSystem::excute(float dt)
15. {
16. unsigned int size = EntityManager::getEntityManager()->getEntitySize();
17. for(unsigned int i =  0 ; i < size ; i ++)
18. {
19. _int64 flag = EntityManager::getEntityManager()->getEntityFlag(i);
20. if((flag & (COMPONENT_POSITION | COMPONENT_VELOCITY)) == (COMPONENT_POSITION | COMPONENT_VELOCITY))
21. {
22. PositionComponent* pPos = (PositionComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_POSITION, i);
23. VelocityComponent* pVelocity = (VelocityComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_VELOCITY, i);
24. pPos->x += (1.0 / 60) * pVelocity->vx ;
25. pPos->y += (1.0 / 60) * pVelocity->vy ;
26. }
27. }
28. }
29. void MovementSystem::exit()
30. {
31. }

#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

1. #include"HealthSystem.h"
2. #include"EntityMananger.h"
3. #include"GameInfo.h"
4. using namespace ShapeWar ;
5. HealthSystem::HealthSystem(int priority)
6. :System(priority)
7. {
8. }
9. HealthSystem::~HealthSystem()
10. {
11. }
12. void HealthSystem::enter()
13. {
14. }
15. void HealthSystem::excute(float dt)
16. {
17. EntityManager::Component_List* pHealth = EntityManager::getEntityManager()->getComponentList(COMPONENT_HEALTH);
18. for(unsigned int entity = 0 ; entity < EntityManager::getEntityManager()->getEntitySize() ;)
19. {
20. HealthComponent* health = (HealthComponent*)(*pHealth)[entity] ;
21. if(health != NULL)
22. {
23. EntityTypeComponent* pType = (EntityTypeComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_ENTITY_TYPE, entity);
24. if(pType->type == EntityTypeComponent::PLAYER)
25. {
26. GameInfo::getGameInfo()->CUR_HEALTH_PLAYER = health->health ;
27. }
28. if(health->health == 0)
29. {
30. if((EntityManager::getEntityManager()->getEntityFlag(entity) & COMPONENT_ANIMATE) == 0)
31. {
32. switch(pType->type)
33. {
34. case EntityTypeComponent::GREEN_CUBE:
35. case EntityTypeComponent::RED_CUBE:
36. GameInfo::getGameInfo()->CUR_SCORE += 1 ;
37. break ;
38. case EntityTypeComponent::ORANGE_CUBE:
39. GameInfo::getGameInfo()->CUR_SCORE += 2 ;
40. break ;
41. case EntityTypeComponent::PURPLE_CUBE:
42. GameInfo::getGameInfo()->CUR_SCORE += 3 ;
43. break ;
44. }
45. EntityManager::getEntityManager()->removeEntity(entity);
46. }
47. else
48. entity ++ ;
49. }
50. else
51. entity ++ ;
52. }
53. else
54. entity ++ ;
55. }
56. }
57. void HealthSystem::exit()
58. {
59. }

#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

1. #include"CreatorSystem.h"
2. #include"EntityCreator.h"
3. using namespace ShapeWar ;
4. CreatorSystem::CreatorSystem(int _priority)
5. :System(_priority),
6. frames(0)
7. {
8. }
9. CreatorSystem::~CreatorSystem()
10. {
11. }
12. void CreatorSystem::enter()
13. {
14. }
15. void CreatorSystem::excute(float dt)
16. {
17. frames ++ ;
18. static int delta = 0 ;
19. delta = frames / 1800 ;
20. if(delta >= 30)
21. delta = 30 ;
22. if(frames % (60 - delta ) == 0)
23. {
24. int value = rand()%100 ;
25. float vy = -60 - (frames / 300.0) * 10 ;
26. if(0 <= value&& value < 40)
27. {
28. EntityCreator::createGreenCube(0, vy);
29. }
30. else if(40 <= value&& value < 80)
31. {
32. EntityCreator::createRedCube(0, vy);
33. }
34. else if(80 <= value && value < 90)
35. {
36. EntityCreator::createOrangeCube(0, 0.6*vy);
37. }
38. else if(90 <= value && value<100)
39. {
40. EntityCreator::createPurpleCube(0,0.4*vy);
41. }
42. }
43. }
44. void CreatorSystem::exit()
45. {
46. }

#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 = rand()%100 ;
		float vy = -60 - (frames / 300.0) * 10 ;

		if(0 <= value&& value < 40)
		{
			EntityCreator::createGreenCube(0, vy);
		}
		else if(40 <= value&& value < 80)
		{
			EntityCreator::createRedCube(0, vy);
		}
		else if(80 <= value && value < 90)
		{
			EntityCreator::createOrangeCube(0, 0.6*vy);
		}
		else if(90 <= value && value<100)
		{
			EntityCreator::createPurpleCube(0,0.4*vy);
		}
	}//end if

}// end for excute

void CreatorSystem::exit()
{

}// end for exit

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

1. #include"BoundaryCheckSystem.h"
2. #include"EntityMananger.h"
3. using namespace ShapeWar ;
4. BoundaryCheckSystem::BoundaryCheckSystem(int priority)
5. :System(priority)
6. {
7. }
8. BoundaryCheckSystem::~BoundaryCheckSystem()
9. {
10. }
11. void BoundaryCheckSystem::enter()
12. {
13. }
14. void BoundaryCheckSystem::excute(float dt)
15. {
16. EntityManager::Component_List* pPos = EntityManager::getEntityManager()->getComponentList(COMPONENT_POSITION);
17. EntityManager::Component_List* pType = EntityManager::getEntityManager()->getComponentList(COMPONENT_ENTITY_TYPE);
18. unsigned int size = EntityManager::getEntityManager()->getEntitySize();
19. unsigned int player_entity = -1 ;
20. for(int i = 0 ; i < size ; i ++)
21. {
22. if(((EntityTypeComponent*)(*pType)[i])->type == EntityTypeComponent::PLAYER)
23. {
24. player_entity = i ;
25. break ;
26. }
27. }
28. HealthComponent * health = (HealthComponent*)EntityManager::getEntityManager()->getComponent(COMPONENT_HEALTH, player_entity);
29. for(unsigned int i = 0 ; i < size ; )
30. {
31. if(((EntityTypeComponent*)(*pType)[i])->type == EntityTypeComponent::SPHERE_BALL)
32. {
33. if(((PositionComponent*)(*pPos)[i])->y > 480)
34. {
35. EntityManager::getEntityManager()->removeEntity(i);
36. size -= 1 ;
37. continue ;
38. }
39. }
40. else
41. {
42. if(((PositionComponent*)(*pPos)[i])->y < 0)
43. {
44. EntityManager::getEntityManager()->removeEntity(i);
45. size -= 1 ;
46. health->health-- ;
47. continue ;
48. }
49. }
50. i ++ ;
51. }
52. }
53. void BoundaryCheckSystem::exit()
54. {
55. }

#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。

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(部分资源来至于网络，请大家不要用于商业用途哦！！！)