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场景管理
在 ECS 架构中，场景（Scene）是游戏世界的容器，负责管理实体、系统和组件的生命周期。场景提供了完整的 ECS 运行环境。
基本概念
场景是 ECS 框架的核心容器，提供：
- 实体的创建、管理和销毁
- 系统的注册和执行调度
- 组件的存储和查询
- 事件系统支持
- 性能监控和调试信息
创建场景
继承 Scene 类
推荐做法：继承 Scene 类来创建自定义场景
import { Scene, EntitySystem } from '@esengine/ecs-framework';
class GameScene extends Scene {
protected initialize(): void {
// 设置场景名称
this.name = "GameScene";
// 添加系统
this.addSystem(new MovementSystem());
this.addSystem(new RenderSystem());
this.addSystem(new PhysicsSystem());
// 创建初始实体
this.createInitialEntities();
}
private createInitialEntities(): void {
// 创建玩家
const player = this.createEntity("Player");
player.addComponent(new Position(400, 300));
player.addComponent(new Health(100));
player.addComponent(new PlayerController());
// 创建敌人
for (let i = 0; i < 5; i++) {
const enemy = this.createEntity(`Enemy_${i}`);
enemy.addComponent(new Position(Math.random() * 800, Math.random() * 600));
enemy.addComponent(new Health(50));
enemy.addComponent(new EnemyAI());
}
}
public onStart(): void {
console.log("游戏场景已启动");
// 场景启动时的逻辑
}
public unload(): void {
console.log("游戏场景已卸载");
// 场景卸载时的清理逻辑
}
}
使用场景配置
import { ISceneConfig } from '@esengine/ecs-framework';
const config: ISceneConfig = {
name: "MainGame",
enableEntityDirectUpdate: false
};
class ConfiguredScene extends Scene {
constructor() {
super(config);
}
}
场景生命周期
场景提供了完整的生命周期管理：
class ExampleScene extends Scene {
protected initialize(): void {
// 场景初始化：设置系统和初始实体
console.log("场景初始化");
}
public onStart(): void {
// 场景开始运行：游戏逻辑开始执行
console.log("场景开始运行");
}
public unload(): void {
// 场景卸载：清理资源
console.log("场景卸载");
}
}
// 使用场景（由框架自动管理生命周期）
const scene = new ExampleScene();
// 场景的 initialize(), begin(), update(), end() 由框架自动调用
实体管理
创建实体
class EntityScene extends Scene {
createGameEntities(): void {
// 创建单个实体
const player = this.createEntity("Player");
// 批量创建实体（高性能）
const bullets = this.createEntities(100, "Bullet");
// 为批量创建的实体添加组件
bullets.forEach((bullet, index) => {
bullet.addComponent(new Position(index * 10, 100));
bullet.addComponent(new Velocity(Math.random() * 200 - 100, -300));
});
}
}
查找实体
class SearchScene extends Scene {
findEntities(): void {
// 按名称查找
const player = this.findEntity("Player");
const player2 = this.getEntityByName("Player"); // 别名方法
// 按 ID 查找
const entity = this.findEntityById(123);
// 按标签查找
const enemies = this.findEntitiesByTag(2);
const enemies2 = this.getEntitiesByTag(2); // 别名方法
if (player) {
console.log(`找到玩家: ${player.name}`);
}
console.log(`找到 ${enemies.length} 个敌人`);
}
}
销毁实体
class DestroyScene extends Scene {
cleanupEntities(): void {
// 销毁所有实体
this.destroyAllEntities();
// 单个实体的销毁通过实体本身
const enemy = this.findEntity("Enemy_1");
if (enemy) {
enemy.destroy(); // 实体会自动从场景中移除
}
}
}
系统管理
添加和移除系统
class SystemScene extends Scene {
protected initialize(): void {
// 添加系统
const movementSystem = new MovementSystem();
this.addSystem(movementSystem);
// 设置系统更新顺序
movementSystem.updateOrder = 1;
// 添加更多系统
this.addSystem(new PhysicsSystem());
this.addSystem(new RenderSystem());
}
public removeUnnecessarySystems(): void {
// 获取系统
const physicsSystem = this.getEntityProcessor(PhysicsSystem);
// 移除系统
if (physicsSystem) {
this.removeSystem(physicsSystem);
}
}
}
系统访问
class SystemAccessScene extends Scene {
public pausePhysics(): void {
const physicsSystem = this.getEntityProcessor(PhysicsSystem);
if (physicsSystem) {
physicsSystem.enabled = false;
}
}
public getAllSystems(): EntitySystem[] {
return this.systems; // 获取所有系统
}
}
事件系统
场景内置了类型安全的事件系统：
class EventScene extends Scene {
protected initialize(): void {
// 监听事件
this.eventSystem.on('player_died', this.onPlayerDied.bind(this));
this.eventSystem.on('enemy_spawned', this.onEnemySpawned.bind(this));
this.eventSystem.on('level_complete', this.onLevelComplete.bind(this));
}
private onPlayerDied(data: any): void {
console.log('玩家死亡事件');
// 处理玩家死亡
}
private onEnemySpawned(data: any): void {
console.log('敌人生成事件');
// 处理敌人生成
}
private onLevelComplete(data: any): void {
console.log('关卡完成事件');
// 处理关卡完成
}
public triggerGameEvent(): void {
// 发送事件
this.eventSystem.emitSync('custom_event', {
message: "这是自定义事件",
timestamp: Date.now()
});
}
}
场景统计和调试
获取场景统计
class StatsScene extends Scene {
public showStats(): void {
const stats = this.getStats();
console.log(`实体数量: ${stats.entityCount}`);
console.log(`系统数量: ${stats.processorCount}`);
console.log('组件存储统计:', stats.componentStorageStats);
}
public showDebugInfo(): void {
const debugInfo = this.getDebugInfo();
console.log('场景调试信息:', debugInfo);
// 显示所有实体信息
debugInfo.entities.forEach(entity => {
console.log(`实体 ${entity.name}(${entity.id}): ${entity.componentCount} 个组件`);
console.log('组件类型:', entity.componentTypes);
});
// 显示所有系统信息
debugInfo.processors.forEach(processor => {
console.log(`系统 ${processor.name}: 处理 ${processor.entityCount} 个实体`);
});
}
}
场景集成到框架
ECS Framework 提供了灵活的场景管理架构，适用于不同规模的应用：
1. 使用 SceneManager（推荐大多数应用）
适用于 95% 的游戏应用（单人游戏、简单多人游戏、移动游戏等）：
import { Core, SceneManager } from '@esengine/ecs-framework';
// 初始化Core（全局服务）
Core.create({ debug: true });
// 创建场景管理器
const sceneManager = new SceneManager();
// 创建游戏场景
class GameScene extends Scene {
protected initialize(): void {
this.name = "GameScene";
this.addSystem(new MovementSystem());
this.addSystem(new RenderSystem());
}
}
// 设置场景
const gameScene = new GameScene();
sceneManager.setScene(gameScene);
// 游戏循环
function gameLoop(deltaTime: number) {
Core.update(deltaTime); // 更新全局服务
sceneManager.update(); // 更新当前场景
}
2. 场景切换
SceneManager 支持流畅的场景切换：
// 立即切换场景
const menuScene = new MenuScene();
sceneManager.setScene(menuScene);
// 延迟切换场景（在下一帧切换）
const gameScene = new GameScene();
sceneManager.startSceneTransition(gameScene, false);
// 访问当前场景
const currentScene = sceneManager.currentScene;
// 访问 ECS API
const ecsAPI = sceneManager.ecsAPI;
const entity = ecsAPI?.createEntity('player');
3. 使用 WorldManager（高级用例）
适用于需要完全隔离的多世界应用（MMO服务器、游戏房间系统等）：
import { Core, WorldManager } from '@esengine/ecs-framework';
// 初始化Core（全局服务）
Core.create({ debug: true });
// 创建世界管理器
const worldManager = new WorldManager();
// 创建多个独立的游戏世界
const gameWorld = worldManager.createWorld('game', {
name: 'MainGame',
maxScenes: 5
});
// 在World中创建场景
const menuScene = gameWorld.createScene('menu', new MenuScene());
const gameScene = gameWorld.createScene('game', new GameScene());
// 激活场景
gameWorld.setSceneActive('menu', true);
// 游戏循环
function gameLoop(deltaTime: number) {
Core.update(deltaTime); // 更新全局服务
worldManager.updateAll(); // 更新所有世界
}
多场景管理
在World中可以管理多个场景，通过激活/停用来切换：
class GameWorld extends World {
private menuScene: Scene;
private gameScene: Scene;
private gameOverScene: Scene;
public initialize(): void {
// 创建多个场景
this.menuScene = this.createScene('menu', new MenuScene());
this.gameScene = this.createScene('game', new GameScene());
this.gameOverScene = this.createScene('gameover', new GameOverScene());
// 设置初始场景
this.showMenu();
}
public showMenu(): void {
this.deactivateAllScenes();
this.setSceneActive('menu', true);
}
public startGame(): void {
this.deactivateAllScenes();
this.setSceneActive('game', true);
}
public showGameOver(): void {
this.deactivateAllScenes();
this.setSceneActive('gameover', true);
}
private deactivateAllScenes(): void {
this.setSceneActive('menu', false);
this.setSceneActive('game', false);
this.setSceneActive('gameover', false);
}
}
架构层次
ECS Framework 的架构层次清晰，职责分明：
// 架构层次：
// Core (全局服务) → SceneManager (场景管理) → Scene → EntitySystem → Entity → Component
// 或
// Core (全局服务) → WorldManager (世界管理) → World → Scene → EntitySystem → Entity → Component
// 1. 推荐：使用 SceneManager 管理单场景/场景切换
import { Core, SceneManager } from '@esengine/ecs-framework';
Core.create({ debug: true });
const sceneManager = new SceneManager();
sceneManager.setScene(new GameScene());
// 游戏循环
function gameLoop(deltaTime: number) {
Core.update(deltaTime); // 全局服务
sceneManager.update(); // 场景更新
}
// 2. 高级：使用 WorldManager 管理多世界
import { Core, WorldManager } from '@esengine/ecs-framework';
Core.create({ debug: true });
const worldManager = new WorldManager();
const world = worldManager.createWorld('gameWorld');
const scene = world.createScene('mainScene', new GameScene());
world.setSceneActive('mainScene', true);
// 游戏循环
function gameLoop(deltaTime: number) {
Core.update(deltaTime); // 全局服务
worldManager.updateAll(); // 所有世界更新
}
最佳实践
1. 场景职责分离
// ✅ 好的场景设计 - 职责清晰
class MenuScene extends Scene {
// 只处理菜单相关逻辑
}
class GameScene extends Scene {
// 只处理游戏玩法逻辑
}
class InventoryScene extends Scene {
// 只处理物品栏逻辑
}
// ❌ 避免的场景设计 - 职责混乱
class MegaScene extends Scene {
// 包含菜单、游戏、物品栏等所有逻辑
}
2. 合理的系统组织
class OrganizedScene extends Scene {
protected initialize(): void {
// 按功能和依赖关系添加系统
this.addInputSystems();
this.addLogicSystems();
this.addRenderSystems();
}
private addInputSystems(): void {
this.addSystem(new InputSystem());
}
private addLogicSystems(): void {
this.addSystem(new MovementSystem());
this.addSystem(new PhysicsSystem());
this.addSystem(new CollisionSystem());
}
private addRenderSystems(): void {
this.addSystem(new RenderSystem());
this.addSystem(new UISystem());
}
}
3. 资源管理
class ResourceScene extends Scene {
private textures: Map<string, any> = new Map();
private sounds: Map<string, any> = new Map();
protected initialize(): void {
this.loadResources();
}
private loadResources(): void {
// 加载场景所需资源
}
public unload(): void {
// 清理资源
this.textures.clear();
this.sounds.clear();
}
}
4. 事件处理规范
class EventHandlingScene extends Scene {
protected initialize(): void {
// 集中管理事件监听
this.setupEventListeners();
}
private setupEventListeners(): void {
this.eventSystem.on('game_pause', this.onGamePause.bind(this));
this.eventSystem.on('game_resume', this.onGameResume.bind(this));
this.eventSystem.on('player_input', this.onPlayerInput.bind(this));
}
private onGamePause(): void {
// 暂停游戏逻辑
this.systems.forEach(system => {
if (system instanceof GameLogicSystem) {
system.enabled = false;
}
});
}
private onGameResume(): void {
// 恢复游戏逻辑
this.systems.forEach(system => {
if (system instanceof GameLogicSystem) {
system.enabled = true;
}
});
}
private onPlayerInput(data: any): void {
// 处理玩家输入
}
}
场景是 ECS 框架的核心容器，正确使用场景管理能让你的游戏架构更加清晰、模块化和易于维护。