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esengine/docs/getting-started.md
2025-06-10 13:12:14 +08:00

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# 快速入门
本指南将帮助您快速上手 ECS Framework这是一个专业级的实体组件系统框架采用现代化架构设计专为高性能游戏开发打造。
## 项目结构
```
ecs-framework/
├── src/ # 源代码
│ ├── ECS/ # ECS核心系统
│ │ ├── Core/ # 核心管理器
│ │ ├── Systems/ # 系统类型
│ │ ├── Utils/ # ECS工具类
│ │ └── Components/# 组件类型
│ ├── Types/ # TypeScript接口定义精简版
│ └── Utils/ # 通用工具类
├── docs/ # 文档
├── scripts/ # 构建脚本
├── bin/ # 编译输出
└── dist/ # 发布版本
```
## 安装和使用
### NPM 安装
```bash
npm install @esengine/ecs-framework
```
### 从源码构建
```bash
# 克隆项目
git clone https://github.com/esengine/ecs-framework.git
# 进入项目目录
cd ecs-framework
# 安装依赖
npm install
# 编译TypeScript
npm run build
# 或者使用监听模式开发
npm run build:watch
```
## 基础设置
### 1. 导入框架
```typescript
// 导入核心类
import {
Core,
Entity,
Component,
Scene,
EntitySystem,
EntityManager,
ComponentIndexManager,
ArchetypeSystem,
DirtyTrackingSystem
} from '@esengine/ecs-framework';
```
### 2. 创建基础管理器
```typescript
class GameManager {
private core: Core;
private scene: Scene;
private entityManager: EntityManager;
constructor() {
// 创建核心实例
this.core = Core.create(true);
// 创建场景
this.scene = new Scene();
this.scene.name = "GameScene";
// 设置当前场景
Core.scene = this.scene;
// 初始化实体管理器
this.entityManager = new EntityManager();
}
public update(deltaTime: number): void {
// 更新场景
this.scene.update();
// 处理系统逻辑
this.updateSystems(deltaTime);
}
private updateSystems(deltaTime: number): void {
// 在这里添加您的系统更新逻辑
}
// 提供实体管理器访问
public getEntityManager(): EntityManager {
return this.entityManager;
}
}
```
### 3. 游戏循环
```typescript
const gameManager = new GameManager();
let lastTime = performance.now();
function gameLoop() {
const currentTime = performance.now();
const deltaTime = (currentTime - lastTime) / 1000; // 转换为秒
lastTime = currentTime;
gameManager.update(deltaTime);
requestAnimationFrame(gameLoop);
}
// 启动游戏循环
gameLoop();
```
## 创建实体和组件
### 1. 定义组件
```typescript
import { Component, ComponentPoolManager } from '@esengine/ecs-framework';
// 位置组件
class PositionComponent extends Component {
public x: number = 0;
public y: number = 0;
constructor(x: number = 0, y: number = 0) {
super();
this.x = x;
this.y = y;
}
// 对象池重置方法
public reset() {
this.x = 0;
this.y = 0;
}
}
// 速度组件
class VelocityComponent extends Component {
public x: number = 0;
public y: number = 0;
constructor(x: number = 0, y: number = 0) {
super();
this.x = x;
this.y = y;
}
public reset() {
this.x = 0;
this.y = 0;
}
}
// 生命值组件
class HealthComponent extends Component {
public maxHealth: number = 100;
public currentHealth: number = 100;
constructor(maxHealth: number = 100) {
super();
this.maxHealth = maxHealth;
this.currentHealth = maxHealth;
}
public reset() {
this.maxHealth = 100;
this.currentHealth = 100;
}
public takeDamage(damage: number): void {
this.currentHealth = Math.max(0, this.currentHealth - damage);
}
public heal(amount: number): void {
this.currentHealth = Math.min(this.maxHealth, this.currentHealth + amount);
}
public isDead(): boolean {
return this.currentHealth <= 0;
}
}
// 简单的组件定义
// 注:框架会自动优化组件的存储和查询
```
## 使用 EntityManager
EntityManager 是框架的核心功能,提供统一的实体管理和高性能查询接口。
### 基础实体操作
```typescript
// 获取EntityManager实例在GameManager中已创建
const entityManager = gameManager.getEntityManager();
// 创建单个实体
const player = entityManager.createEntity("Player");
// 批量创建实体使用Scene方法
const enemies = scene.createEntities(50, "Enemy");
// 查询操作
const movingEntities = entityManager
.query()
.withAll(PositionComponent, VelocityComponent)
.withNone(HealthComponent)
.execute();
// 组件查询
const healthEntities = entityManager.getEntitiesWithComponent(HealthComponent);
// 标签查询
const allEnemies = entityManager.getEntitiesByTag(2);
// 名称查询
const specificEnemy = entityManager.getEntityByName("BossEnemy");
// 复合查询
const livingEnemies = entityManager
.query()
.withAll(HealthComponent)
.withTag(2)
.execute();
```
### 实体遍历
```typescript
// 遍历所有实体
const allEntities = entityManager.getAllEntities();
allEntities.forEach(entity => {
console.log(`实体: ${entity.name}, ID: ${entity.id}`);
});
// 遍历特定组件的实体
const healthEntities = entityManager.getEntitiesWithComponent(HealthComponent);
healthEntities.forEach(entity => {
const health = entity.getComponent(HealthComponent);
console.log(`${entity.name} 生命值: ${health.currentHealth}/${health.maxHealth}`);
});
```
### 性能监控
```typescript
// 获取场景统计
const sceneStats = scene.getStats();
console.log('实体数量:', sceneStats.entityCount);
console.log('系统数量:', sceneStats.processorCount);
// 获取查询系统统计
const queryStats = scene.querySystem.getStats();
console.log('查询统计:', queryStats);
```
## 创建系统
系统处理具有特定组件的实体集合,实现游戏逻辑。
```typescript
import { EntitySystem, Entity, Matcher, EntityManager } from '@esengine/ecs-framework';
class MovementSystem extends EntitySystem {
constructor() {
super(Matcher.empty().all(PositionComponent, VelocityComponent));
}
protected process(entities: Entity[]): void {
// 使用Scene的查询系统进行高效查询
const movingEntities = this.scene.querySystem.queryAll(PositionComponent, VelocityComponent);
movingEntities.entities.forEach(entity => {
const position = entity.getComponent(PositionComponent);
const velocity = entity.getComponent(VelocityComponent);
if (position && velocity) {
position.x += velocity.dx * Time.deltaTime;
position.y += velocity.dy * Time.deltaTime;
}
});
}
}
class HealthSystem extends EntitySystem {
constructor() {
super(Matcher.empty().all(HealthComponent));
}
protected process(entities: Entity[]): void {
const healthEntities = this.scene.querySystem.queryAll(HealthComponent);
healthEntities.entities.forEach(entity => {
const health = entity.getComponent(HealthComponent);
if (health && health.currentHealth <= 0) {
entity.destroy();
}
});
}
}
// 添加系统到场景
gameManager.scene.addEntityProcessor(new MovementSystem());
gameManager.scene.addEntityProcessor(new HealthSystem());
```
## 高级功能
### 事件系统
```typescript
import { Core, CoreEvents } from '@esengine/ecs-framework';
// 监听框架事件
Core.emitter.addObserver(CoreEvents.frameUpdated, this.onFrameUpdate, this);
// 发射自定义事件
Core.emitter.emit("playerDied", { player: entity, score: 1000 });
// 移除监听
Core.emitter.removeObserver(CoreEvents.frameUpdated, this.onFrameUpdate);
```
### 性能监控
```typescript
// 获取场景性能统计
const sceneStats = scene.getStats();
console.log(`总实体数: ${sceneStats.entityCount}`);
console.log(`系统数量: ${sceneStats.processorCount}`);
// 获取查询系统统计
const queryStats = scene.querySystem.getStats();
console.log('查询统计:', queryStats);
```
## 简单示例
以下是一个完整的示例,展示了框架的主要功能:
```typescript
import {
Core,
Entity,
Component,
Scene,
EntitySystem,
EntityManager
} from '@esengine/ecs-framework';
// 游戏管理器
class SimpleGame {
private core: Core;
private scene: Scene;
private entityManager: EntityManager;
constructor() {
this.core = Core.create(true);
this.scene = new Scene();
this.scene.name = "GameScene";
Core.scene = this.scene;
this.entityManager = new EntityManager();
this.setupSystems();
}
private setupSystems(): void {
this.scene.addEntityProcessor(new MovementSystem());
this.scene.addEntityProcessor(new HealthSystem());
}
public start(): void {
// 创建游戏实体
this.createPlayer();
this.createEnemies(50);
// 启动游戏循环
this.gameLoop();
}
private createPlayer(): Entity {
const player = this.entityManager.createEntity("Player");
player.addComponent(new PositionComponent(400, 300));
player.addComponent(new VelocityComponent(0, 0));
player.addComponent(new HealthComponent(100));
player.tag = "player";
return player;
}
private createEnemies(count: number): Entity[] {
const enemies = this.scene.createEntities(count, "Enemy");
enemies.forEach((enemy, index) => {
enemy.addComponent(new PositionComponent(
Math.random() * 800,
Math.random() * 600
));
enemy.addComponent(new VelocityComponent(
(Math.random() - 0.5) * 100,
(Math.random() - 0.5) * 100
));
enemy.addComponent(new HealthComponent(50));
enemy.tag = "enemy";
});
return enemies;
}
private gameLoop(): void {
const update = () => {
// 更新场景
this.scene.update();
requestAnimationFrame(update);
};
update();
}
}
// 启动游戏
const game = new SimpleGame();
game.start();
```
## 性能优化建议
### 1. 大规模实体处理
- 使用 `scene.createEntities()` 批量创建实体
- 利用组件索引系统进行高效查询
- 启用Archetype系统减少查询遍历
### 2. 查询优化
- 使用 `EntityManager.query()` 流式API构建复杂查询
- 缓存频繁查询的结果
- 利用脏标记系统避免不必要的更新
### 3. 性能监控
- 定期检查 `scene.getStats()` 获取性能数据
- 监控组件索引命中率
- 使用框架提供的性能统计功能
## 下一步
现在您已经掌握了 ECS Framework 的基础用法,可以继续学习:
- [EntityManager 使用指南](entity-manager-example.md) - 详细了解实体管理器的高级功能
- [性能优化指南](performance-optimization.md) - 深入了解三大性能优化系统
- [核心概念](core-concepts.md) - 深入了解 ECS 架构和设计原理
- [查询系统使用指南](query-system-usage.md) - 学习高性能查询系统的详细用法
## 常见问题
### Q: 如何在不同游戏引擎中集成?
A: ECS Framework 是引擎无关的,您只需要:
1. 通过npm安装框架 `npm install @esengine/ecs-framework`
2. 在游戏引擎的主循环中调用 `scene.update()`
3. 根据需要集成渲染、输入等引擎特定功能
### Q: 如何处理输入?
A: 框架本身不提供输入处理,建议:
1. 创建一个输入组件来存储输入状态
2. 在游戏引擎的输入回调中更新输入组件
3. 创建输入处理系统来响应输入状态
### Q: 如何优化大规模实体性能?
A: 关键优化策略:
1. 使用 `EntityManager` 的高级查询功能
2. 启用组件索引系统进行快速查询
3. 利用Archetype系统减少查询遍历
4. 使用脏标记系统避免不必要的更新
### Q: EntityManager 有什么优势?
A: EntityManager 提供了:
- O(1) 复杂度的组件查询(使用索引)
- 流式API的复杂查询构建
- 自动的性能优化系统集成
- 统一的实体管理接口