ECS Framework

TypeScript ECS (Entity-Component-System) 框架，专为游戏开发设计。

🤔 什么是 ECS？ 不熟悉 ECS 架构？建议先阅读 ECS 架构基础 了解核心概念

特性

• 🔧 完整的 TypeScript 支持 - 强类型检查和代码提示
• 📡 类型安全事件系统 - 事件装饰器和异步事件处理
• 🔍 查询系统 - 流式 API 和智能缓存
• ⚡ 性能优化 - 组件索引、Archetype 系统、脏标记
• 🎯 实体管理器 - 统一的实体生命周期管理
• 🧰 调试工具 - 内置性能监控和调试信息

📖 不熟悉这些概念？ 查看我们的 技术概念详解 了解它们的作用和应用场景

安装

npm install @esengine/ecs-framework

快速开始

基础设置

import { Core, Scene, Entity, Component, EntitySystem } from '@esengine/ecs-framework';

// 创建核心实例
const core = Core.create(true); // 调试模式

// 创建场景
const scene = new Scene();
Core.scene = scene;

定义组件

class PositionComponent extends Component {
    constructor(public x: number = 0, public y: number = 0) {
        super();
    }
}

class VelocityComponent extends Component {
    constructor(public dx: number = 0, public dy: number = 0) {
        super();
    }
}

class HealthComponent extends Component {
    constructor(
        public maxHealth: number = 100,
        public currentHealth: number = 100
    ) {
        super();
    }
}

创建实体

// 基础实体创建
const player = scene.createEntity("Player");
player.addComponent(new PositionComponent(100, 100));
player.addComponent(new VelocityComponent(5, 0));
player.addComponent(new HealthComponent(100, 100));

// 批量创建实体
const enemies = scene.createEntities(50, "Enemy");

创建系统

class MovementSystem extends EntitySystem {
    constructor() {
        super();
    }

    public process(entities: Entity[]) {
        for (const entity of entities) {
            const position = entity.getComponent(PositionComponent);
            const velocity = entity.getComponent(VelocityComponent);
            
            if (position && velocity) {
                position.x += velocity.dx;
                position.y += velocity.dy;
            }
        }
    }
}

// 添加系统到场景
scene.addEntityProcessor(new MovementSystem());

游戏循环

ECS框架需要在游戏引擎的更新循环中调用：

// 统一的API：传入deltaTime
Core.update(deltaTime);

不同平台的集成示例：

// Laya引擎
Laya.timer.frameLoop(1, this, () => {
    const deltaTime = Laya.timer.delta / 1000; // 转换为秒
    Core.update(deltaTime);
});

// Cocos Creator
update(deltaTime: number) {
    Core.update(deltaTime);
}

// 原生浏览器环境
let lastTime = 0;
function gameLoop(currentTime: number) {
    const deltaTime = lastTime > 0 ? (currentTime - lastTime) / 1000 : 0.016;
    lastTime = currentTime;
    Core.update(deltaTime);
    requestAnimationFrame(gameLoop);
}
requestAnimationFrame(gameLoop);

实体管理器

EntityManager 提供了统一的实体管理接口：

import { EntityManager } from '@esengine/ecs-framework';

const entityManager = new EntityManager();

// 流式查询 API
const results = entityManager
    .query()
    .withAll(PositionComponent, VelocityComponent)
    .withNone(HealthComponent)
    .withTag(1)
    .execute();

// 批量操作（使用Scene的方法）
const bullets = scene.createEntities(100, "bullet");

// 按标签查询
const enemies = entityManager.getEntitiesByTag(2);

事件系统

基础事件

类型安全的事件系统，编译时检查事件名和数据类型。

import { EventBus, ECSEventType } from '@esengine/ecs-framework';

const eventBus = entityManager.eventBus;

// 监听预定义事件
eventBus.onEntityCreated((data) => {
    console.log(`实体创建: ${data.entityName}`);
});

eventBus.onComponentAdded((data) => {
    console.log(`组件添加: ${data.componentType}`);
});

// 自定义事件
eventBus.emit('player:death', { playerId: 123, reason: 'fall' });

事件装饰器

使用装饰器语法自动注册事件监听器，减少样板代码。

import { EventHandler, ECSEventType } from '@esengine/ecs-framework';

class GameSystem {
    @EventHandler(ECSEventType.ENTITY_DESTROYED)
    onEntityDestroyed(data: EntityDestroyedEventData) {
        console.log('实体销毁:', data.entityName);
    }

    @EventHandler('player:levelup')
    onPlayerLevelUp(data: { playerId: number; newLevel: number }) {
        console.log(`玩家 ${data.playerId} 升级到 ${data.newLevel} 级`);
    }
}

性能优化

组件索引

通过建立索引避免线性搜索，将查询复杂度从 O(n) 降低到 O(1)。

// 使用Scene的查询系统进行组件索引
const querySystem = scene.querySystem;

// 查询具有特定组件的实体
const entitiesWithPosition = querySystem.queryAll(PositionComponent).entities;
const entitiesWithVelocity = querySystem.queryAll(VelocityComponent).entities;

// 性能统计
const stats = querySystem.getStats();
console.log('查询效率:', stats.hitRate);

索引类型选择：

• 哈希索引 - 适合稳定的、大量的组件（如位置、生命值）
• 位图索引 - 适合频繁变化的组件（如Buff、状态）

📋 详细选择指南参见 索引类型选择指南

Archetype 系统

将具有相同组件组合的实体分组，减少查询时的组件检查开销。

// 使用查询系统的Archetype功能
const querySystem = scene.querySystem;

// 查询统计
const stats = querySystem.getStats();
console.log('缓存命中率:', stats.hitRate);

脏标记系统

追踪数据变化，只处理发生改变的实体，避免不必要的计算。

// 脏标记通过组件系统自动管理
// 组件变化时会自动标记为脏数据

// 查询系统会自动处理脏标记优化
const movingEntities = scene.querySystem.queryAll(PositionComponent, VelocityComponent);

💡 不确定何时使用这些优化？ 查看 性能优化建议 了解适用场景

API 参考

核心类

类	描述
Core	框架核心管理类
Scene	场景容器，管理实体和系统
Entity	实体对象，包含组件集合
Component	组件基类
EntitySystem	系统基类
EntityManager	实体管理器

查询 API

entityManager
    .query()
    .withAll(...components)      // 包含所有指定组件
    .withAny(...components)      // 包含任意指定组件
    .withNone(...components)     // 不包含指定组件
    .withTag(tag)                // 包含指定标签
    .withoutTag(tag)             // 不包含指定标签
    .execute()                   // 执行查询

事件类型

enum ECSEventType {
    ENTITY_CREATED = 'entity:created',
    ENTITY_DESTROYED = 'entity:destroyed',
    COMPONENT_ADDED = 'component:added',
    COMPONENT_REMOVED = 'component:removed',
    SYSTEM_ADDED = 'system:added',
    SYSTEM_REMOVED = 'system:removed'
}

与其他框架对比

特性	@esengine/ecs-framework	bitECS	Miniplex
TypeScript 支持	✅ 原生支持	✅ 完整支持	✅ 原生支持
事件系统	✅ 内置+装饰器	❌ 需自己实现	✅ 响应式
查询系统	✅ 流式 API	✅ 函数式	✅ 响应式
实体管理器	✅ 统一接口	❌ 低级 API	✅ 高级接口
性能优化	✅ 多重优化	✅ 极致性能	✅ React 优化
JavaScript引擎集成	✅ 专为JS引擎设计	✅ 通用设计	⚠️ 主要 React

选择指南：

• 选择本框架：需要完整的游戏开发工具链和中文社区支持
• 选择 bitECS：需要极致性能和最小化设计
• 选择 Miniplex：主要用于 React 应用开发

项目结构

ecs-framework/
├── src/
│   ├── ECS/           # ECS 核心系统
│   │   ├── Core/      # 核心管理器
│   │   ├── Systems/   # 系统类型
│   │   └── Utils/     # ECS 工具
│   ├── Types/         # TypeScript接口定义
│   └── Utils/         # 通用工具
├── docs/              # 文档
└── scripts/           # 构建脚本

文档

🎯 新手入门

• 📖 新手教程完整指南 - 完整学习路径，从零开始 ⭐ 强烈推荐
• 🚀 快速入门 - 详细的入门教程，包含Laya/Cocos/Node.js集成指南 ⭐ 平台集成必读
• 🧠 技术概念详解 - 通俗易懂的技术概念解释 ⭐ 推荐新手阅读
• 🎯 位掩码使用指南 - 位掩码概念、原理和高级使用技巧
• 💡 使用场景示例 - 不同类型游戏的具体应用案例
• 🔧 框架类型系统 - TypeScript接口设计和使用指南

📚 核心功能

• 🎭 实体管理指南 - 实体的创建和使用方法
• 🧩 组件设计指南 - 如何设计高质量组件 ⭐ 设计必读
• ⚙️ 系统详解指南 - 四种系统类型的详细使用
• 🎬 场景管理指南 - 场景切换和数据管理
• ⏰ 定时器系统指南 - 定时器的完整使用方法

API 参考

• 核心 API 参考 - 完整的 API 使用说明
• 实体基础指南 - 实体的基本概念和操作
• EntityManager 指南 - 高性能查询和批量操作
• 事件系统指南 - 事件系统完整用法
• 查询系统指南 - 查询系统使用方法

性能相关

• 性能优化指南 - 性能优化技术和策略

构建

# 安装依赖
npm install

# 构建项目
npm run build

# 监听模式
npm run build:watch

# 清理构建文件
npm run clean

# 重新构建
npm run rebuild

性能监控

框架提供内置性能统计：

// 场景统计
const sceneStats = scene.getStats();
console.log('性能统计:', {
    实体数量: sceneStats.entityCount,
    系统数量: sceneStats.processorCount
});

// 查询系统统计
const queryStats = scene.querySystem.getStats();
console.log('查询统计:', {
    缓存命中率: queryStats.hitRate + '%',
    查询次数: queryStats.queryCount
});

扩展库

• 路径寻找库 - A*、BFS、Dijkstra 算法
• AI 系统 - 行为树、效用 AI

社区

• QQ 群：ecs游戏框架交流
• GitHub：提交 Issue

贡献

欢迎提交 Pull Request 和 Issue！

开发要求

• Node.js >= 14.0.0
• TypeScript >= 4.0.0

许可证

MIT