最近在做项目前期的一些调研的工作，研究并参考了几个引擎和框架的设计，包括内部引擎，商业引擎，和开源引擎，通过比较和学习后，觉得对于游戏中的实体实现，用“组合”的设计模式会比用“继承”的更为便利，想到我早些时候的一个项目里用到的一个引擎，也是实现了组合式的实体，而且对于AI程序员来说也是和“游戏实体”打交道最多的，一个好的设计可以大大的提高代码的质量和可维护性。所以，我觉得很有必要在这里记录一下，也和大家一起分享一下我的一些心得。

在学习面向对象编程的时候，一个很重要的概念就是“万物皆对象”，我们可以把现实世界的物体抽象成一个个的Object，并且通过继承的方式实现多样化的对象集。这个是面向对象编程的一些很重要的概念。我想学过的同学都应该对此非常的熟悉。

游戏中也是一样的，一般游戏内都会抽象出一个称之为“游戏实体”（Entity）的类，当然也有直接叫Object的，不管名字怎么样，概念上是相通的，总之都是对于游戏中可能的任何物体一种提炼。在引擎中用继承的方式扩展Entity是一种比较常见和直观的方式，可以充分利用到面向对象编程中的多态的优势，虽然可能大家都比较熟悉这种方式，但我想还是用一个比较简单的例子来帮助理解，假设我们仅仅做三个类层次的话，可以从Entity这个基类中先继承出，静态实体（Static Entity）和动态实体（Dynamic Entity），静态实体表示没有运动信息的实体，比如一些静态的建筑，地图的网格等等，动态实体表示带运动信息的实体，比如人物，机械，怪物等等，这个作为第二个层次，最下面的一个层次可以是具体的物件，就像我上面所具的那些例子。

继承的好处是直观，而且分工合作也不错，大家的协作可以互不干扰，但“继承式”的实体结构有一个问题，我想用过此类模式的同学应该也有所体会，就是随着开发的进行，基类的“体积”会日益庞大，因为当我们发现子类间有一些共通的地方时，我们可以选择的办法之一，就是把这个共通的地方写到他们共有的基类里面去，我们用上面的例子举例的话，当“人物”和“怪物”有一些属性是共通的时候，我们就不得不把这些代码移到“动态实体”这个类中，当然这还不是最糟，当“人物”和“建筑”有共通的东西时，我们就只能把代码写到最高层的“Entity”中了，而且这些共通的代码可能“怪物”这个类并不需要，但因为它也继承自Entity，所以也“被迫”的包含了这些代码。所以基类代码的可维护性就变的很差，虽然，好的继承关系的设计可以一定程度上缓解这样的问题，但并不能从根本上解决。

为了解决这样的问题，所以，现在很多的引擎架构里，都提出了“组合式”实体的概念，“组合式”的概念就类似与小孩搭积木，通过用不同部件来“组合”出不同的物体。

比如，对于“静态的建筑”这个实体来说，它可以由“空间属性模块”，“显示模块”组成，“空间属性模块”包括了位置，朝向等信息，“显示模块”包括了这个建筑的模型，贴图等和渲染相关的信息。那对于“人物”这个实体来说，他的模块就更多了，除了“空间属性模块”，“显示模块”，还会包括，“人物AI模块”，“动画模块”，“物理模块”等等。对于“怪物”来说，它可能包含了和“人物”差不多的信息，但我们会给它一个“怪物AI的模块，而不是“人物AI模块”。但这时，也许游戏设计师需要一个“高级的人形怪物”，它更聪明，需要有像人一样的AI，如果按照原来“继承式”的设计方式，我们可能需要从“怪物”这个类里继承，然后再从“人物”这个类里拷贝AI部分的代码，或者将这部分代码移到“动态实体”类中，以便于在两个类中共用，但在“组合式”的设计中，我们要做的，仅仅是将那些模块重新组合，用“人物的AI模块”来替代原来的“怪物AI模块”，这样我们就得到了一个全新的实体。

这就是“组合式”实体概念，这些用来“组合”的元件，称之为“组件（Component）”，或者“轨道（Track）”，这些组件是可继承的，所以从本质上来说，它将基于实体的继承，转移到了“组件”的继承上，将实体和属性分开，达到了简化实体类的作用。明白了它的概念，那从实现上来说就更简单了，我们可以在实体类中，包含一个存有组件基类指针的数组，然后在构建实体的时候，将相关的组件添加进来就可以了。然后在更新实体的时候，将所有在这个实体上的组件一并更新即可，代码我就不在这里写了。

“组件式”实体的概念和实现并不是很复杂，但效果却是惊人的，它用一个简单的设计模式，使得代码更易维护，而且，不同的程序员可以更合理的分工实现各自的组件部分。像AI程序员，就可以专注与对于AI组件的开发了，比如，可以做一系列的AI组件，对应不同的难度的AI，只要将这些组件和实体相连，就可以实现虽然怪物的外观相同（因为“显示组件”是一样的），但AI截然不同的效果了。对于3D程序员也是这样，比如，我可以先做一个真实效果的渲染组件，但可能我还想试试卡通渲染效果，那只要再实现一个这样的组件，将原来那个替换掉就可以了。

当然，“组合式”实体的开发中，也有些问题值得大家思考，最重要的一个问题就是，“如何在组件间传递数据?”，最实际的一个例子就是，“空间组件”中存有实体的位置信息，那其他的组件开发者肯定是需要得到这些信息的，所以在组件间传递数据的功能是必不可少的，我不推荐直接开放诸如GetComponent这种直接得到组件指针的接口，那如何安全而有效的传递数据呢，这个仁者见仁，智者见智问题就留给大家讨论了。

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作者：Finney
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