Unity的實(shí)體組件系統(tǒng)（ECS）是支撐DOTS模塊和技術(shù)的面向數(shù)據(jù)架構(gòu)。ECS為Unity中的內(nèi)存數(shù)據(jù)和runtime進(jìn)程調(diào)度提供了高度的控制和確定性。

ECS for Unity 2022 LTS 配備了兩個(gè)兼容的物理引擎，一個(gè)高級(jí)的Netcode package，以及一個(gè)用來(lái)將大量ECS數(shù)據(jù)渲染到Unity的可編程渲染管線（SRP）、通用渲染管線（URP）和高清晰度渲染管線（HDRP）的渲染框架。這套ECS框架與GameObject數(shù)據(jù)兼容，允許你使用一些Unity 2022 LTS中尚未原生支持ECS的系統(tǒng)，如動(dòng)畫、導(dǎo)航、輸入或地形。

本節(jié)重點(diǎn)介紹DOTS的功能，以及它們?nèi)绾螏椭_發(fā)者避免前面提到的會(huì)造成CPU性能瓶頸的代碼。

學(xué)習(xí)有關(guān)DOTS具體內(nèi)容的最佳起點(diǎn)是EntityComponentSystemSamples Github，它包含了說(shuō)明書和視頻的同時(shí)還包含許多示例工程。

然而，在深入學(xué)習(xí)這些示例之前，我們先來(lái)看看用于構(gòu)建這套技術(shù)棧的功能和模塊。

C#job系統(tǒng)

C#job系統(tǒng)提供了一種簡(jiǎn)單高效的方式來(lái)編寫多線程代碼，幫助你的應(yīng)用充分利用所有可用的CPU核心。

與DOTS的其他功能不同，job系統(tǒng)不是一個(gè)單獨(dú)的模塊，而是包含在Unity核心模塊中。

因?yàn)镸onoBehaviour的更新只在主線程上執(zhí)行，所以許多Unity游戲最終都會(huì)把所有游戲邏輯都運(yùn)行在一個(gè)CPU核心上。為了利用額外的核心，你可以手動(dòng)創(chuàng)建和管理額外的線程，但這樣做在提高代碼難度的同時(shí)又提高了代碼風(fēng)險(xiǎn)。

作為一種更簡(jiǎn)單的替代方案，Unity提供了C#job系統(tǒng)：

— job系統(tǒng)維護(hù)一個(gè)job線程池，每個(gè)目標(biāo)平臺(tái)的額外核心對(duì)應(yīng)一個(gè)線程。例如，當(dāng)Unity在八個(gè)核心上運(yùn)行時(shí)，它會(huì)創(chuàng)建一個(gè)主線程和七個(gè)job線程。

— job線程執(zhí)行稱為job的工作單元。當(dāng)job線程空閑時(shí)，它會(huì)從job隊(duì)列中拉取下一個(gè)可用的job進(jìn)行執(zhí)行。

— 一旦某個(gè)job開始在job線程上執(zhí)行，它就會(huì)一直執(zhí)行到完成（換句話說(shuō)，job不會(huì)被搶占）。

job的調(diào)度和完成

— job只能被主線程調(diào)度（即，添加到j(luò)ob隊(duì)列中），不能從其他job中被調(diào)度。

— 當(dāng)主線程調(diào)用已調(diào)度job的Complete()方法時(shí)，它會(huì)等待job完成執(zhí)行（如果job尚未完成）。

— 只有主線程可以調(diào)用Complete()。

— Complete()返回后，你可以確定job使用的數(shù)據(jù)在主線程上可以再次安全訪問，并且可以安全地傳遞給后續(xù)的被調(diào)度的job。

job安全性檢查和依賴關(guān)系

在多線程編程中，確保線程安全和管理線程之間的依賴關(guān)系對(duì)于避免競(jìng)態(tài)條件、數(shù)據(jù)損壞和其他并發(fā)問題至關(guān)重要。解釋這些陷阱超出了本指南的范圍。關(guān)鍵的要點(diǎn)是理解job系統(tǒng)如何處理安全性檢查和依賴關(guān)系：

— 為了確保隔離性，每個(gè)job都有自己的私有數(shù)據(jù)，主線程和其他job無(wú)法訪問這些數(shù)據(jù)。

— 然而，job也可能需要與彼此或主線程共享數(shù)據(jù)。 共享相同數(shù)據(jù)的job不應(yīng)并發(fā)執(zhí)行，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致競(jìng)態(tài)條件。因此，當(dāng)你調(diào)度可能互相沖突的job時(shí)，job系統(tǒng)的“安全檢查”會(huì)拋出錯(cuò)誤。

— 在調(diào)度job時(shí)，你可以聲明它依賴于之前調(diào)度的job。 job線程在執(zhí)行某個(gè)job前會(huì)保證它依賴的所有的job都執(zhí)行完成，這樣你就可以安全地調(diào)度本來(lái)可能會(huì)沖突的job。例如，如果jobA和jobB都訪問相同的數(shù)組，你可以讓jobB依賴于jobA。 這確保jobB不會(huì)在jobA完成之前執(zhí)行，從而避免任何可能的沖突。

— 完成一個(gè)job時(shí)，代表已經(jīng)完成了它直接或間接依賴的所有job。

許多Unity功能內(nèi)部都在使用job系統(tǒng)，因此在Profiler中，你會(huì)看到不僅僅是你自己調(diào)度的job在job線程上運(yùn)行。

注意，job僅用于處理內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，而不是執(zhí)行I/O（輸入輸出）操作，例如讀取和寫入文件或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。因?yàn)橐恍㊣/O操作可能會(huì)阻塞調(diào)用線程，在job中執(zhí)行它們會(huì)違背最大化CPU核心利用率的目標(biāo)。如果你想做多線程的I/O job，你應(yīng)該從主線程調(diào)用異步API或使用傳統(tǒng)的C#多線程。