《GAMES104-现代游戏引擎：从入门到实践》-03 学习笔记

一个游戏世界由什么构成

如何描述一个Game Object

如何使游戏世界动起来

游戏世界中的Events

如何管理GO

*Tick的时序问题

一个游戏世界由什么构成

一个游戏世界我们首先关注到的就是一系列可移动可操作的动态物（Dynamic Game Objects），如坦克、火炮等；还有一系列静态物（Static Game Object），如石头、棚屋等，这些静态物虽然不能交互，却是GamePlay中很关键的元素；最容易被忽略却又无处不在的是游戏的环境（Environments），它一般由天空（Sky）、植被（Vegetation）和地形（Terrain）组成；游戏中还存在着大量其他物体，如触发检测体（Trigger Area）、导航网格（Navigation Mesh）等。以上的各种对象，无论静态还是动态，我们统称为Game Object（GO）。

如何描述一个Game Object

游戏中描述一个物体，可以分为属性（Property）和行为（Behaviour）两方面，这就和面向对象的语言相匹配了。我们可以为物体设计定义一个类，根据它的属性定义成员变量（如position、battery），根据它的行为定义成员函数（如move、scout）。

根据上述定义描述出一个类对象后，我们还可以通过定义继承（Inheritance）类，衍生出更多的类对象，比如说一个物体在继承无人机类后，再定义弹药量属性和攻击行为，我们便得到了察打一体无人机类。

但是继承类的使用又给我们带来了新的问题：类似水陆两栖坦克的类是继承自坦克类还是航船类？这就需要考虑将对象组件化，通过Component的组合来设计定义GO。以C语言为例，我们只需定义一个ComponentBase基类，由此派生出其他行为接口类（如Transform、Model、Motor、AI等），再根据需要实现改造这些接口类。像这样以组件的形式代替继承类的使用可以使我们对GO的设计更加灵活。

我们要注意到Unreal和Unity中的Object和上述Game Object还是有差别的。

如何使游戏世界动起来

这就需要用到之前提过的Tick函数，在每个Tick内都让世界向前走一小步，这样世界就动起来了。

Object-based Tick：在每个Tick内，将每个GO的每个Component的Tick函数都调用一次。
Component-based Tick：各个Component依次调用Tick函数，比如先将Motor组件中的任务执行完，然后执行Controller组件中的任务，再执行Animation中的任务。这样流水线般的处理方式效率更高，在现代游戏引擎中也更常用。

游戏世界中的Events

以一个坦克发射炮弹为例，早期的设计方式是定义一个炮弹对象，在其爆炸时检查周围GO的类型，并对应的造成影响。

现在可以通过事件机制来解耦（Decouple）GO之间的通信，通过向不同GO发送事件，将事件交由对应的GO处理，使得不同GO之间的逻辑解耦合，降低代码的复杂性。比如当一个炸弹接触到地面时，它向周围的GO发送一个Explode事件，像Health组件监听到这个事件后，它会对应处理事件造成一个如Damage的影响。

如何管理GO

每个GO都有一个唯一标识UID和一个位置，通过这两个元素我们可以对场景中的GO进行管理。当我们对于场景中的位置没有进行划分时，一个事件的发送可能需要遍历场景一定范围内的所有GO，这样处理的时间复杂度是极高的。

我们可以将场景分为数个网格，每个网格分别管理，当发送事件时，优先对邻近的网格发送。但是当每个网格中GO分布不均时，这样处理效率又会变得很低。

为了提高效率，我们可以对每一个网格进一步细分，每一个网格划分为更小的四个网格，构成四叉树结构，当我们需要搜查一个GO邻近的GO时，只需要在它的父节点、兄弟节点、邻近节点之间搜查即可。

还有许多其他的场景管理结构

*Tick的时序问题

如下图中GO之间一般会出现绑定的现象，那么在执行Tick函数时，绑定的双方哪一方先执行Tick函数呢？这就要考虑Tick的时序。一般会要求父节点先执行Tick函数，绑定其上的GO随后执行。因为不同Component的Tick函数是分散到不同CPU上并行处理的，所以不同Component的Tick时序问题则会更复杂。当两个Component互相发送事件时，因Tick函数是多线程执行的，我们没有办法确定哪一方先发送，但对于多个CPU来说Tick的时序很重要，这时我就们需要一个中介的事件发送器来转发事件，并确定Tick的时序。

总结：

在游戏世界中一切事物都是GO
每个GO都可以由Component的组合的形式来描述
游戏世界是通过Tick函数的循环调用一点一点动起来的
每个GO通过事件机制与其他GO交互
GO的管理需要采用高效的场景管理机制

以上即是我在第三课中的收获~

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