复合模式/实体系统与传统面向对象编程（OOP）

Question

我正在开发一个用Java编写的小游戏（但问题与语言无关）。 由于我想要探索各种设计模式，因此我陷入了组合模式/实体系统（我最初是从这里和这里读到的），作为典型深层继承的替代方法。

现在，在编写了数千行代码之后，我有点困惑。 我认为我理解了这个模式，并且我喜欢使用它。 我认为它非常酷，就像星巴克一样，但是它提供的好处似乎是短暂的，并且（最让我感到恼火的是）非常依赖于您的细粒度。

以下是第二篇文章中的图片：

我喜欢对象（游戏实体或任何你想称呼它们的东西）具有最小的组件集合，并且可以得出这样的想法，即您可以编写类似于以下代码的代码：

BaseEntity Alien = new BaseEntity();
BaseEntity Player = new BaseEntity();

Alien.addComponent(new Position(), new Movement(), new Render(), new Script(), new Target());
Player.addComponent(new Position(), new Movement(), new Render(), new Script(), new Physics());

...这将非常不错，但实际上，代码最终看起来会像这样

BaseEntity Alien = new BaseEntity();
BaseEntity Player = new BaseEntity();

Alien.addComponent(new Position(), new AlienAIMovement(), new RenderAlien(), new ScriptAlien(), new Target());
Player.addComponent(new Position(), new KeyboardInputMovement(), new RenderPlayer(), new ScriptPlayer(), new PhysicsPlayer());

看起来我最终会拥有一些由较小组件组成的非常专业化的组件。往往情况下，我必须制作具有其他组件依赖关系的组件。毕竟，如果没有位置，你怎么能渲染呢？而且，你最终呈现玩家、外星人和手榴弹的方式可能根本不同。除非你制作一个非常大的组件(这种情况下...为什么还要使用组合模式?)，否则不能有一个组件来控制所有三个对象。

再举个实际例子，我游戏里有可以装备各种装备的角色。当装备一件装备时，一些统计数据会发生变化，同时也会在视觉上显示出来。目前我的代码是这样的:

billy.addControllers(new Movement(), new Position(), new CharacterAnimationRender(), new KeyboardCharacterInput());

billy.get(CharacterAnimationRender.class).setBody(BODY.NORMAL_BODY);
billy.get(CharacterAnimationRender.class).setFace(FACE.BLUSH_FACE);
billy.get(CharacterAnimationRender.class).setHair(HAIR.RED_HAIR);
billy.get(CharacterAnimationRender.class).setDress(DRESS.DRAGON_PLATE_ARMOR);

上述的CharacterAnimationRender.class仅影响显示视觉效果。因此，我需要另一个组件来处理齿轮统计数据。但是，为什么要这样做：

billy.addControllers(new CharacterStatistics());

billy.get(CharacterAnimationRender.class).setBody(BODY.NORMAL_BODY);
billy.get(CharacterStatistics.class).setBodyStats(BODY_STATS.NORMAL_BODY);

我是否可以只创建一个名为CharacterGearStuff的控制器/组件，同时处理状态的分配和可视化更改？

总之，我不确定这样做如何有助于提高生产力，因为除非您想要手动处理所有内容，否则您仍然必须创建依赖于2个或更多组件（并修改/交叉修改它们的子组件-将我们带回到面向对象编程）的“元组件”。 或者也许我完全想错了。 我吗？

- David Titarenco

Answer 1

看起来你对组件模式有些误解。

组件只包含数据，不包含代码。如果你的组件中有代码，那么它就不再是组件，而是更复杂的东西。

因此，例如，你应该能够轻松地共享你的CharacterAnimationRender和CharacterStatistics：

CharacterStats { int BODY }
CharacterGameStats { ...not sure what data you have that affects gameplay, but NOT the rendering... }
CharacterVisualDetails { int FACE, int HAIR }

...但这些组件之间并没有必要知道彼此的存在。当你谈论组件之间的“依赖关系”时，我怀疑你已经迷失了方向。一个整数结构体如何“依赖于”另一个整数结构体？它们不能。它们只是数据块。

...

回到你在开头的担忧，你最终会得到：

Alien.addComponent(new Position(), new AlienAIMovement(), new RenderAlien(), new ScriptAlien(), new Target());
Player.addComponent(new Position(), new KeyboardInputMovement(), new RenderPlayer(), new ScriptPlayer(), new PhysicsPlayer());

那很完美。假设您已正确编写这些组件，您已将数据拆分为易于阅读/调试/编辑/编码的小块。

然而，这是在猜测，因为您没有指定这些组件中的内容...例如AlienAIMovement - 其中包含什么？通常，我期望您有一个“AIMovement()”，然后将其编辑为Alien版本，例如更改该组件中的一些内部标志以表明它正在使用AI系统中的“Alien”函数。

- Adam

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嗨，Adam，感谢您回答这个问题:D - 我已经适当地分离了代码的数据和逻辑（正如您在博客中提到的那样）。事实上，“Position()”，“Movement()”等是我称之为控制器的东西，它们“依赖”于数据模型（您可以称之为组件，这些组件是仅包含私有数据成员的简单类（在位置的情况下，private double x;和private double y;）- 我在控制器内部完成所有这些链接。 - David Titarenco

Answer 2

大卫，

首先感谢您的完美问题。

我理解您的问题，并认为您没有正确使用模式。请阅读这篇文章：http://en.wikipedia.org/wiki/Composite_pattern

例如，如果您无法实现通用类Movement并需要AlienAIMovement和KeyboardMovement，则可能应该使用访问者模式。但在重构成千上万行代码之前，请检查您是否可以执行以下操作。

有没有机会编写接受BaseEntity类型参数的Movement类？也许所有Movement实现之间的区别只是一个参数、标志或其他东西？在这种情况下，您的代码将如下所示：

Alien.addComponent(new Position(), new Movement(Alien), new Render(Alien), new Script(Alien), new Target());

我认为这不是太糟糕。

如果不可能，请尝试使用工厂创建实例，如下所示：

Alien.addComponent(f.createPosition(), f.createMovement(Alien), f.createRender(Alien), f.createRenderScript(Alien), f.createTarget());

希望我的建议对您有所帮助。

- AlexR

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我喜欢 new Movement(Alien) 这个想法，但我认为这样做会破坏实体系统模式，至少从上面第一篇文章和评论的阅读来看。 - David Titarenco

Answer 3

Ents 似乎是专门为您想要的功能而设计的。如果您仍然想要自己的库，您可以至少从它的设计中学到一些东西。在我看来，之前的答案都显得笨重，并且创建了大量不必要的对象。

- ClickerMonkey

Answer 4

我认为你在这里采用了错误的方法。模式应该根据你的需求进行调整，而不是相反。简单总比复杂好，如果你感觉某些东西不对劲，这意味着你应该退回几步，或许从头开始。

对我来说，这已经有了代码异味：

BaseEntity Alien = new BaseEntity();
Alien.addComponent(new Position(), new AlienAIMovement(), new RenderAlien(), new ScriptAlien(), new Target());

我期望面向对象的代码看起来像这样：

Alien alien = new AlienBuilder()
    .withPosition(10, 248)
    .withTargetStrategy(TargetStrategy.CLOSEST)
    .build();

//somewhere in the main loop
Renderer renderer = getRenderer();
renderer.render(alien);

当您为所有实体使用通用类时，您将拥有一个非常通用且难以使用的API来处理您的对象。

此外，将Position、Movement和Renderer等内容放在同一组件下感觉不太对。Position不是组件，它是属性。Movement是行为，而Renderer与您的领域模型无关，它是图形子系统的一部分。组件可以是汽车轮、外星人的身体部位和枪支。

游戏开发是一件非常复杂的事情，很难一次性做到完美。从头开始重写代码，从错误中学习并感受自己所做的事情，而不仅仅是尝试从某篇文章中制定模式。如果您想更好地掌握模式，可以尝试其他东西，而不是游戏开发。例如编写一个简单的文本编辑器。

- Spajus

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我认为游戏实体/组件并不一定要面向对象，它们应该是数据驱动的。至少从我阅读上面第一篇文章得出的结论来看是这样的。我还阅读了很多实现实体系统/组件模式的开源代码（http://gamadu.com/temp/es.zip，http://code.google.com/p/spartanframework/，等等），看起来我也是以同样的方式实现的。 - David Titarenco

“从头开始重写你的代码”几乎总是糟糕的建议。这也表明你不熟悉ECP模式。 - vaughandroid