Updated at: 2015-09-06

Component 指向のフレームワークを考える

Updated at: 2015-09-06

とりあえずこんなの作った

• 2D と 3D の View を同時に扱うテスト
• 1 つの Stage3D インスタンスで Starling / Away3D / Starling の描画レイヤーを扱う

Play Demo (HD)

Play Demo (SD)

Source Code

• こういうのをスマートに書きたい
• Entity に対して 2D の見た目が必要なら 2DView を、 3D なら 3DView を attach する感じで、見た目に関係なく同等に扱いたい

krewFramework の反省点

前に作った Actor モデルのフレームワーク krewFramework について

よいところ

• オブジェクト主体の考え方は人間にはわかりやすい
• 各機能や部品を Actor とそのメッセージングで提供することで、共通のインタフェースで扱える
  • 必要ない Actor は使わなければいいだけなのでフレームワークレイヤーが太らない
• 便利メソッドを Actor に詰め込むことで、コーディングが手軽に
• Scene に必要なリソースを宣言的に書ける

改善点

• 便利メソッドを Actor に詰め込みたくなるので、よくある ベースクラスでかくなる問題 が起こる
  • 最小の構成要素はもっと小さくしたい（メモリ的にも）
• 割り切りのつもりだったが、Actor が Starling の Sprite だったのはよくない設計だった
  • View を持つ必要が無い Actor はいっぱいいる
  • 3D も同じように扱いたい、と思っても無理
• 単純な Collision システムを組み込んでいたが、他の物理エンジン使いたくなったときに無駄な存在になる
  • エンジンに対して、システム単位でも足し引きができるようにすると柔軟性が上がる
• Pooling しにくい
  • 後付けでちょっと仕組みを足したが、最初から考えておくべきだった
  • オブジェクト生まれては消えるゲーム作るときに new 減らすのはやっぱり必須

ECS にすべきか

Entity-Component System おさらい

• 通称 ECS
• ゲームのソフトウェア設計では昔からあるやり方のひとつ
  • 日本だとあまり聞かないけど英語でググるとたくさん出てくる
  • 書籍「ゲームエンジン・アーキテクチャ」では 15 章で言及されてる
• オブジェクト主体の見方に対して、データ（プロパティ）主体の見方
  • OOP に対して Data-Oriented な考え方
• 純粋なコンポーネントモデルまで行くと、ゲームの Entity は Component（ほぼ Value Object） のコンテナでしかない感じ
  • Entity を走査するのではなく、各 Component を扱う System 達が Component を走査する
  • 処理をオブジェクトではなく、システムに書く。横断的な視点
  • OOP におけるカプセル化は破壊することを受け入れる
• Unity は Component 指向だが純粋な ECS ではない

Pros

• メモリ効率を上げやすい（メモリ上で物理的に近くに並ぶデータ型を走査するので）
  • Component の部分を Pooling しやすい
• でかい継承構造（blob アンチパターン）を避けられる
• うまくやれば Component の組み合わせで柔軟な表現ができる

Cons

• うまくやらないといけない
  • 人間に分かりやすい OOP からのパラダイムシフトが要る
  • チームで導入するには 2015 年現在では抵抗ありそう（関数型と似てる）
• 個人的には、中規模以上のものを作る時に System のレイヤーが見通しよいままでいられるのかが懐疑的

参考リンク

継承よりコンポジションという話

• Composition over inheritance - Wikipedia, the free encyclopedia
• クラスの「継承」より「合成」がよい理由とは？ゲーム開発におけるコードのフレキシビリティと可読性の向上 | プログラミング | POSTD
• Component · Decoupling Patterns · Game Programming Patterns

ECS 関連

• エンティティ・コンポーネント・システム - Wikipedia
• 階層構造を進化させる
  • Cowboy Programming » Evolve Your Hierarchy
• What is an entity system framework for game development? | Richard Lord
• Why use an entity system framework for game development? | Richard Lord
• Avoiding the Blob Antipattern: A Pragmatic Approach to Entity Composition - Tuts+ Game Development Tutorial
  • Create a Simple Asteroids Game Using Component-Based Entities - Tuts+ Game Development Tutorial
• データ指向設計 (または何故OOPで自爆してしまうのか) - 雑記帳
• Entity/Component Game Design That Works: The Artemis Framework | Piemaster.net
• Games And Entity Systems | Shaun Smith
• ゲーム パフォーマンス: データ指向プログラミング - Google Developer Japan Blog
• Component basedgameenginedesign
• Entity Systems in game development | rokatainment
• Overview of Entity Component System (ECS) variations with pseudo-code
• Entity Component System framework, redux | IceFall Games

僕の方針

• 純粋なコンポーネントモデルにはしない
• 「空の Entity に Component アタッチする感」は出す
• 大衆向けのやり方として、Component に処理は書いちゃう（純粋な Value Object にはしない）
  • Actor に書いてたようなことは Script Component に書く（Unity のノリ）
• Component が Entity から別の Component 取得する、みたいなのは許す
  • Tween Component が Position Component 取得して状態書き換えるとか
• Component ごとの処理の順番はエンジンへの System 登録時に定義
  • ここはエンジンのユーザが干渉できるようにする
  • 究極、別のライブラリ使いたくなったらその System だけ差し変えられるように
• Component は Pooling したい（new 減らしたい）

Unity でいいのでは

• 再開発は趣味プログラミングならではの贅沢
• あとはまあ勉強目的

このご時勢に AS3 ですか

• 案外オープンソースのソフトウェア資産あるし
• Haxe + OpenFL とかちょっと考えたけど iOS / Android 真面目に考えるとまだ整ってない