Unity ECS 1.0.14 真?正式版的探索（一）
本篇將嘗試基于最新版?Unity ECS 1.0.14 解決以下的游戲開發(fā)需求：
ECS 實體生成器
ECS 系統(tǒng)中的隨機數(shù)
ECS 實體的材質(zhì)
0. 前言
前篇介紹了 Unity ECS 1.0.14 正式版（2023/08）的 Demo 最簡實現(xiàn)?，涵蓋了 ECS 的核心基礎(chǔ)概念：
后續(xù)將嘗試逐一攻破游戲開發(fā)中會遇到的一系列需求。
1.?ECS 實體生成器
第一個目標是實現(xiàn)一個 ECS 實體生成器，對應(yīng)情景例如一個工廠（MonoBehavior）持續(xù)生產(chǎn)機器人（Entity），或機器人（Entity）持續(xù)發(fā)射大量子彈（Entity）。
1.1.?在運行時（Runtime）創(chuàng)建 ECS 實體
在上一篇的基礎(chǔ)范例中，ECS 實體是由子場景（Subscene）中已存在的 GameObject 通過 Authoring 和 Baker 轉(zhuǎn)化而成，而現(xiàn)在我們希望實現(xiàn)在游戲中實時生成 ECS 實體。
參考官網(wǎng)文檔，基于 MonoBehavior 和?ECS Entity 的 Spawner 可參考該流程：
首先寫?Spawner 的 ECS 組件（IComponentData），用于儲存?Prefab 的 ECS 實體，并且可根據(jù)游戲設(shè)計自由調(diào)整加入固定的生成坐標、生成時間等等
在子場景放置空 GameObject?轉(zhuǎn)為 ECS Entity 生成器，賦予攜帶 GameObject?Prefab 的 Spawner?Authoring 腳本和 Baker
實現(xiàn)該?Spawner 的?ISystem，使用實體管理器（Entity Manager）或實體命令緩沖器（ECB）新實體
接下來將按照此流程實現(xiàn)一個范例：在場景中放置一個大方塊（GameObject），每次被鼠標點擊后生成一個新方塊（Entity）。
1.2.?實現(xiàn)?CubeSpawner 的組件、Authoring、Baker
我們讓 CubeSpawner 的組件包括一個方塊的 Prefab、一幀生成的方塊數(shù)和位置：
接著在子場景創(chuàng)建一個 CubeSpawner 的空 GameObject，將 Authoring 腳本掛上去，并賦予?Prefab。
注意?Prefab 也需掛載 Authoring 和 Baker?，否則要額外向新生成的空實體逐一添加新組件或 Aspect。?
1.3.?實現(xiàn)?CubeSpawner 的 Aspect 和 System
雖然目前只有?CubeSpawner 組件，我們還是可以創(chuàng)建?Aspect 并將 Spawn 函數(shù)寫入（而非 Job 中），個人感覺這樣邏輯更清晰一些：
代碼中有一點需要特別注意，雖然實體管理者（Entity Manager）可用于生成新實體，但如果想利用 Job?以及并行處理則強烈建議不使用此方案，因為創(chuàng)建實體、添加組件等部分行為會造成結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致內(nèi)存塊重構(gòu)。如強行使用必須手動設(shè)置同步點（Sync Point），既麻煩也不利于優(yōu)化。
所以 Unity 引入了線程安全的實體命令緩沖器?Entity?Command Buffer (ECB) 來對應(yīng)這種情況。簡單來說 ECB 把所有改變結(jié)構(gòu)的命令緩存后統(tǒng)一在主線程執(zhí)行?，并且也允許對新創(chuàng)建實體進行添加組件。
更多關(guān)于 ECB 的信息，可參考：https://docs.unity3d.com/Packages/com.unity.entities@1.0/manual/systems-entity-command-buffers.html
1.4 實現(xiàn)“在點擊處生成方塊”
為方便測試，我們可以用傳統(tǒng)方法基于?Raycast 做一個點擊觸發(fā)器，在點擊的坐標生成 Prefab 的?ECS 實體。
掛在大方塊的 MonoBehaviour?點擊檢測腳本供參考：
2.?ECS?中的隨機數(shù)生成器
本階段的目標是給?ECS 系統(tǒng)增加一個可用的隨機數(shù)生成器，并實現(xiàn)將X軸上勻速移動方塊改為每3秒隨機改變方向的勻速移動方塊。
一般來說，在主線程生成隨機數(shù)只需隨便用一個種子初始化，然后持續(xù)從序列中獲取即可；但多線程并發(fā)時顯然要麻煩的多。在這里我們需解決兩個問題：一是在哪初始化隨機數(shù)生成器，二是如何設(shè)置種子避免所有生成器產(chǎn)生一樣的序列。
文檔和官方論壇并沒有找到明確的最佳實踐，調(diào)查比較后個人認為添加一個泛用的隨機生成器組件比較符合 ECS 的設(shè)計哲學(xué)，并且可以利用初始 Spawner 中的隨機數(shù)生成器去給生成的實體賦予新的隨機種子。
2.1. 隨機生成器組件
我們創(chuàng)建一個泛用的隨機生成器組件：
代碼中有三點需要注意。
當(dāng) seed 設(shè)為0時， 我們用 UnityEngine.Random 為它初始化一個隨機的種子，然后賦予 Rnd 組件一個 Unity.Mathmatics.Random。這兩個類來自不同的命名空間，UnityEngine的是全局單例，所以我們不需要手動初始化，在主線程用非常方便，但無法在以外的情況用，所以組件中我們需要用?Unity.Mathmatics.Random?創(chuàng)建隨機數(shù)生成器。
Spawner 和 Prefab?都需要添加該 Rnd 組件，Spawner 利用它為生成的方塊 Entity 里的隨機數(shù)生成器賦予隨機種子，方塊的 Prefab 則用它來實現(xiàn)隨機移動。
為了方便為方塊寄存一個隨機方向，我在組件中添加了一個 random_vector。但 Spawner 實際用不上這個變量，嚴格來說應(yīng)該再創(chuàng)建一個組件專門用來儲存它，但為了簡潔于是和隨機數(shù)生成器放在了一起。
2.2. 隨機方塊的移動方向
接下來我們需要分別實現(xiàn)：
修改 Spawner 與 Prefab Moving?的 Aspect 使其包括 Rnd 組件
修改 Spawner 的 System?使其生成方塊時賦予新隨機生成器
修改 Prefab 的運動 System 使其定時隨機運動方向。
修改?Spawner 的 Aspect，不要忘記順便初始化隨機方向（可利用 NextFloat3Direction 隨機長度為1的三維向量），否則一開始所有方塊都會向同一方向移動。
修改 Prefab 的 Moving Aspect，每3秒變換一次移動方向。注意 Move 中額外引入了度過時間（Elapsed Time），用于判斷是否過了3秒。
2.3. 修改后執(zhí)行游戲后的效果如下
3. 更改?Prefab 材質(zhì)
本階段的目標是為每個 Prefab 生成的 Entity 賦予不同的材質(zhì)參數(shù)，例如可以用于發(fā)射大量彩色子彈，或生成外形不同的機器人。
注意：目前還未發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上關(guān)于這方面的教程，我的主要信息來源是官網(wǎng)?Entities Graphics 關(guān)于 C# 材質(zhì)覆寫的文檔：https://docs.unity3d.com/Packages/com.unity.entities.graphics@1.0/manual/material-overrides-code.html
更改?Entity Material 或?Mesh 的方案有兩個方案。最簡單的方式是用一個?Prefab 列表，在創(chuàng)建時進行選擇，利用前文的方法可簡單實現(xiàn)。在這里我們更關(guān)心的是如何在運行時通過 ECS System?對實體進行修改。
原本實現(xiàn)這塊是件比較麻煩的事，所幸無意間發(fā)現(xiàn) Unity 已經(jīng)為我們準備好了內(nèi)置的 Authoring 腳本和 System。在 Project 的 Packges/Entities Graphics/HDRPMaterialProperties （或 URP），我們可以找到一系列針對不同渲染屬性的腳本，僅僅只要掛在 Prefab 上就可生效。
接下來將展示將一個機器方塊的兩個燈點亮并變化顏色，步驟如下：
為 Prefab 創(chuàng)建一個 Bot Component，分別將前燈、后燈、鏡頭燈的 Entity 保存，用于更改材質(zhì)參數(shù)
為 3 個燈的 Game Object 添加?HDRPMaterialPropertyEmissiveColor.cs （如需更改其他屬性亦或基于?URP 可自行替換），在 Unity 編輯器通過 Add Component 也可搜索到該腳本。
3.1. 用于儲存 Prefab 中的 Child GameObject
在 System 中，獲取 Entity 后修改對應(yīng)的 <HDRPMaterialPropertyEmissiveColor> 組件即可（具體實現(xiàn)將不再在后篇展示）。
3.2.?用于儲存 Prefab?中的?Child GameObject
float3 的 X，Y，Z 分別對應(yīng) Emissive Map 的 R、G、B
結(jié)果如下：
在下一篇將探索關(guān)于 ECS 實體的?批量行動?和?生命周期。
