Rust bevy-ecs tutorial

Цикл уроков по созданию 2d игры "Арканоид" с использованием паттерна ECS на языке Rust

Что такое ECS? ECS (Entity, Component, System) это паттерн проектирования, в основном использующийся при создании игр, который вводит новую парадигму, противоположную общепринятому ООП. Использование этого паттерна значительно улучшает читаемость кода, а иногда и производительность. Сравнив, как выглядит код игры написанной с применением ООП против ECS, я сделал для себя вывод, что проще разобраться именно с ECS кодом.

Что означают слова в аббревиатуре?

Entity

Сущностью может быть все что угодно, например игрок (Player). Более того, сущностью это скорее указатель на набор компонентов. Отличие от ООП подхода в том, что Player не хранит в себе свойства (HP, Speed, Velocity etc), за счет чего достигается низкая связность кода и решается классическая diamond OOP problem.

Component

Компоненты представляют уникальные свойства игровых объектов (сущностей), например: ускорение, здоровье, местоположение, количество патронов итд. Обратите внимание, что компоненты не связаны друг с другом и в них нет логики.

System

Вся логика находится в ECS системах, которые обрабатывают события, обновляют компоненты, просчитывают физику итд. За счет того, что сущности не хранят в себе отдельные свойства (компоненты), системы также можно разделить по функционалу и распараллелить выполнение. Например, система гравитации может производить вычисления параллельно с системой расчета здоровья. Опять низкая связанность.

Минусы

Я описал плюсы и то, что мне нравится, но и минусы тоже есть.

1. Порядок объявления систем важен (мы увидим это позже). Более того, если говорить именно про bevy, порядок может быть и вовсе не очевиден, что ведет к сложным ошибкам.
2. Просто взять и переписать игру на ECS неполучится, это другая парадигма, нужно будет учиться думать в других терминах, потому что многие ООП паттерны не подойдут.

Bevy

У ECS есть много реализаций, но я буду использовать bevy-ecs, тк взял движок bevy за основу. В unity есть своя реализация ECS, некоторые игры делают ECS под себя, например veloren.

Давайте начнем.

Урок 1. Создание окна

Bevy позволяет сделать окно буквально в три строки. Но сначала, нужно сделать проект:

cargo new bevy_breakout_game_tutorial --bin
cd bevy_breakout_game_tutorial

Импортируйте проект в Idea:

Затем, добавьте зависимость bevy:

[dependencies]
bevy = { version = "0.7", features = ["dynamic"] }

Я указал features = ["dynamic"], чтобы проект быстрее компилировался, не забудьте убрать это свойство в конце.

И теперь можно сделать само окно. Для этого добавьте в файл main.rs следующий код:

use bevy::{
    prelude::*,
};

fn main() {
    App::new()
        .add_plugins(DefaultPlugins)
        .run();
}

После запуска у вас должно появится пустое окно с заголовком app. Некоторые плагины в bevy конфигурируются через ресурсы, в частности WindowPlugin. Чтобы изменить заголовок окна, добавьте следующий код:

fn main() {
    App::new()
        .insert_resource(WindowDescriptor {
            title: "Rust & Bevy Breakout game!".to_string(),
            ..default()
        })
        .add_plugins(DefaultPlugins)
        .run();
}

И последний штрих, добавим нашу первую ECS систему! Прежде чем мы это сделаем, важно понимать, что несмотря на простоту кода, DefaultPlugins содержит в себе много плагинов. Один из них добавляет бесконечный цикл, в котором работает приложение App. Благодаря этому циклу, мы можем прослушивать события, например нажатия клавиш. В данном примере я добавлю систему, которая будет прослушивать нажатие кнопки ESC и закрывать программу:

fn main() {
    App::new()
        .insert_resource(WindowDescriptor {
            title: "Rust & Bevy Breakout game!".to_string(),
            ..default()
        })
        .add_plugins(DefaultPlugins)
        .add_system(bevy::input::system::exit_on_esc_system) // обработчик кнопки ESC
        .run();
}

В следующем уроке добавим главное меню.