Unity Dots理论学习-2.ECS有关的模块（1）

Unity的实体组件系统（ECS）是支撑DOTS模块和技术的面向数据架构。ECS为Unity中的内存数据和runtime进程调度提供了高度的控制和确定性。

ECS for Unity 2022 LTS 配备了两个兼容的物理引擎，一个高级的Netcode package，以及一个用来将大量ECS数据渲染到Unity的可编程渲染管线（SRP）、通用渲染管线（URP）和高清晰度渲染管线（HDRP）的渲染框架。这套ECS框架与GameObject数据兼容，允许你使用一些Unity 2022 LTS中尚未原生支持ECS的系统，如动画、导航、输入或地形。

本节重点介绍DOTS的功能，以及它们如何帮助开发者避免前面提到的会造成CPU性能瓶颈的代码。

学习有关DOTS具体内容的最佳起点是EntityComponentSystemSamples Github，它包含了说明书和视频的同时还包含许多示例工程。

然而，在深入学习这些示例之前，我们先来看看用于构建这套技术栈的功能和模块。

C#job系统

C#job系统提供了一种简单高效的方式来编写多线程代码，帮助你的应用充分利用所有可用的CPU核心。

与DOTS的其他功能不同，job系统不是一个单独的模块，而是包含在Unity核心模块中。

因为MonoBehaviour的更新只在主线程上执行，所以许多Unity游戏最终都会把所有游戏逻辑都运行在一个CPU核心上。为了利用额外的核心，你可以手动创建和管理额外的线程，但这样做在提高代码难度的同时又提高了代码风险。

作为一种更简单的替代方案，Unity提供了C#job系统：

— job系统维护一个job线程池，每个目标平台的额外核心对应一个线程。例如，当Unity在八个核心上运行时，它会创建一个主线程和七个job线程。

— job线程执行称为job的工作单元。当job线程空闲时，它会从job队列中拉取下一个可用的job进行执行。

— 一旦某个job开始在job线程上执行，它就会一直执行到完成（换句话说，job不会被抢占）。

job的调度和完成

— job只能被主线程调度（即，添加到job队列中），不能从其他job中被调度。

— 当主线程调用已调度job的Complete()方法时，它会等待job完成执行（如果job尚未完成）。

— 只有主线程可以调用Complete()。

— Complete()返回后，你可以确定job使用的数据在主线程上可以再次安全访问，并且可以安全地传递给后续的被调度的job。

job安全性检查和依赖关系

在多线程编程中，确保线程安全和管理线程之间的依赖关系对于避免竞态条件、数据损坏和其他并发问题至关重要。解释这些陷阱超出了本指南的范围。关键的要点是理解job系统如何处理安全性检查和依赖关系：

— 为了确保隔离性，每个job都有自己的私有数据，主线程和其他job无法访问这些数据。

— 然而，job也可能需要与彼此或主线程共享数据。 共享相同数据的job不应并发执行，因为这会导致竞态条件。因此，当你调度可能互相冲突的job时，job系统的“安全检查”会抛出错误。

— 在调度job时，你可以声明它依赖于之前调度的job。 job线程在执行某个job前会保证它依赖的所有的job都执行完成，这样你就可以安全地调度本来可能会冲突的job。例如，如果jobA和jobB都访问相同的数组，你可以让jobB依赖于jobA。 这确保jobB不会在jobA完成之前执行，从而避免任何可能的冲突。

— 完成一个job时，代表已经完成了它直接或间接依赖的所有job。

许多Unity功能内部都在使用job系统，因此在Profiler中，你会看到不仅仅是你自己调度的job在job线程上运行。

注意，job仅用于处理内存中的数据，而不是执行I/O（输入输出）操作，例如读取和写入文件或通过网络连接发送和接收数据。因为一些I/O操作可能会阻塞调用线程，在job中执行它们会违背最大化CPU核心利用率的目标。如果你想做多线程的I/O job，你应该从主线程调用异步API或使用传统的C#多线程。