如何构建游戏世界

游戏世界的构成

• 游戏世界主体是由游戏对象(game object)构成
• game object简称GO， 包含静态物体，动态物体，环境，特殊物体(比如 Trigger)等

描述游戏中的对象

• 用属性(Property)和行为/方法(Behavior)可描述一个物体
  • 其实就是类的封装
• 通过类继承的方式去扩展GO很难处理复杂的变化

• Component提供了组合的方式去解决复杂的变化

• 无人机用componet更方便扩展，比如增加攻击系统只需添加新的component

• 虚幻的Object类似于Handle, 用于管理对象的生命周期。
  • 对应C#的Object
• 虚幻扮演GO角色的是Actor, Unity这边是GameObject

Info

现代游戏引擎架构的一个核心理念就是尽可能符合大家的直觉，需要让开发者好维护好理解。因为游戏引擎本质是一个生产力工具。

game object + component 就是现代游戏组合的基础逻辑

让世界动起来

• 基于对象的Tick以对象为单位，依次Tick对象上的每个component
• 比较直观(intuitive)的处理

• 现代游戏引擎是基于component或者system来Tick的

• 流水线并发的效率更高
• 流水线能增加数据的命中率，同样的数据放到一起会减少cache miss

GameObject的交互

• 直接，很好理解但难以扩展

• 消息机制降低了系统的耦合
• gameobject只需要关注消息就好了，不用关注其他gameobject的细节.

Info

游戏引擎最核心的一个工作就是要做一个可扩展的消息系统，让游戏开发者可以在引擎上定制不同的消息类型，同时定义各种component去针对这些消息进行想要的逻辑处理。

游戏场景管理

当场景中的GO数量不断增加时我们就需要考虑如何高效地管理它们。
一般来说对于场景中的每个GO我们会为它赋予一个识别号UID以及位置坐标，这样当GO之间就可以根据空间位置进行交互。

最简单的管理方式是不管理，当GO需要进行交互时通过直接遍历的方式来查找对象。显然这种方式是过于低效的，随着GO数量的增加遍历的代价会按平方函数进行增长。

• 划分网格去管理GO比较简单和直观，这样需要进行查询时只考虑相邻格子中的GO即可, 适合小游戏.
  • 弱点是如果GO在网格上不是均匀分布，这种管理方式的效率仍然很低。
• 通过quadtree 四叉树 (octree 八叉树)去分级管理场景，从顶层到底层逐级定位。
  八叉树的空间划分方式是，把一个立方体分割为八个小立法体，然后递归地分割小立方体。

• 层级结构可以更高效地管理场景，更快定位位置
  • 四川省成都市青羊区人民医院就是很好的例子

• 现代引擎通过BVH来管理，每个物体有一个boundingBox, 从小到大合并。
  • 通过视锥裁剪可快速丢弃无用的东西
  • 在做射线的碰撞检查时也可以逐级展开定位

Info

空间上的数据管理是场景管理的核心。

引擎一般会提供2~3种以上的场景管理方式，比如动态对象的更新需要评估到更新代价，BVH使用球形包围盒可以快速合并，

游戏世界更新的时序性

• 载具上GameObject的绑定需要确保父节点先Tick
• 组件有依赖关系的时候，更新存在相互影响
  • component的Tick往往是并行的，需要确保时序
• 消息处理需要是有序的才能保证统一的最后结果

Info

GO彼此通信会产生逻辑混乱性，我们需要机制去确保时序来保证结果的确认性。

消息机制需要创建一个中间的管理层(如上图的邮局), 由中间层去接收消息，并在下一帧统一发出处理，确保时序性。