6.2 KiB
6.2 KiB
游戏引擎架构文档
概述
本游戏引擎是一个高性能、跨平台的2D/3D游戏引擎，使用Rust构建。引擎采用ECS（实体组件系统）架构，遵循领域驱动设计（DDD）原则，提供丰富的功能和可扩展性。
架构设计原则
1. 领域驱动设计（DDD）
引擎采用富领域模型（Rich Domain Model）设计：
- 聚合根（Aggregate Roots）:
GameEntity、Scene等 - 领域对象: 包含业务逻辑的领域对象（如
AnimationPlayer） - 领域服务: 协调复杂业务场景的服务层
- 值对象: 不可变的领域值（如
EntityId、SceneId）
2. 实体组件系统（ECS）
使用Bevy ECS进行游戏对象管理：
- 实体（Entity）: 游戏对象的唯一标识符
- 组件（Component）: 实体的数据和状态
- 系统（System）: 处理组件的逻辑
- 资源（Resource）: 全局状态和配置
3. 分层架构
┌─────────────────────────────────────┐
│ 应用层（Application） │
│ - 游戏逻辑 │
│ - 场景管理 │
└─────────────────────────────────────┘
│
┌─────────────────────────────────────┐
│ 领域层（Domain） │
│ - 聚合根（GameEntity, Scene） │
│ - 领域服务（AnimationService等） │
│ - 领域事件 │
└─────────────────────────────────────┘
│
┌─────────────────────────────────────┐
│ 服务层（Services） │
│ - RenderService │
│ - AudioService │
│ - NetworkService │
└─────────────────────────────────────┘
│
┌─────────────────────────────────────┐
│ 基础设施层（Infrastructure） │
│ - 渲染（wgpu） │
│ - 物理（Rapier） │
│ - 音频（rodio） │
│ - 网络（TCP/UDP） │
└─────────────────────────────────────┘
核心模块
引擎核心（core）
- engine: 主引擎循环和初始化
- systems: ECS系统定义
- resources: ECS资源定义
- scheduler: 任务调度系统
领域层（domain）
- entity: 游戏实体聚合根
- scene: 场景聚合根
- events: 领域事件系统
- services: 领域服务
渲染系统（render）
- wgpu_utils: wgpu渲染器封装
- pbr: 基于物理的渲染
- gpu_driven: GPU驱动渲染
- postprocess: 后处理效果
物理系统（physics）
- physics2d: 2D物理模拟
- physics3d: 3D物理模拟
- parallel: 并行物理计算
资源管理（resources）
- manager: 资源加载和管理
- coroutine_loader: 协程优化的加载器
- atlas: 纹理图集管理
网络系统（network）
- server: 服务器实现
- synchronization: 状态同步
- prediction: 客户端预测
- parallel: 并行消息处理
性能优化
1. 并行处理
- 动画系统: 使用
rayon并行更新动画 - 网络处理: 线程池并行处理消息
- AI路径寻找: 并行路径计算
2. 内存优化
- 对象池: 预定义的对象池减少分配
- 碎片整理: 内存碎片监控和整理
- Arena分配器: 用于临时分配
3. 渲染优化
- GPU驱动渲染: 使用计算着色器进行剔除
- 批处理: 合并draw call
- 状态缓存: LRU缓存减少状态切换
扩展性
插件系统
引擎提供插件系统支持功能扩展：
- EnginePlugin: 插件trait定义
- 生命周期管理: 初始化、更新、清理
- 依赖管理: 插件依赖解析
- 热重载: 支持运行时插件重载
脚本系统
支持多种脚本语言：
- Lua: 通过
rquickjs支持 - Python: 通过
pyo3支持（可选） - WebAssembly: 通过
wasmtime支持（可选）
跨平台支持
桌面平台
- Windows、macOS、Linux
- 使用
winit进行窗口管理 - 使用
wgpu进行渲染
Web平台
- WebAssembly支持
- 使用
wasm-bindgen进行绑定 - WebGL/WebGPU渲染
移动平台
- iOS、Android
- 触摸输入支持
- 移动设备优化
XR平台
- OpenXR支持
- VR/AR/MR应用
- 手部追踪和空间锚点
数据流
渲染流程
ECS World
↓
提取组件（Transform, Sprite, Camera等）
↓
视锥剔除
↓
批处理构建
↓
GPU驱动渲染
↓
后处理
↓
显示
资源加载流程
资源请求
↓
异步加载队列
↓
后台线程解码
↓
GPU上传
↓
完成回调
网络同步流程
客户端输入
↓
客户端预测
↓
发送到服务器
↓
服务器权威验证
↓
状态同步
↓
延迟补偿
错误处理
引擎使用统一的错误处理系统：
- EngineError: 统一错误类型
- 错误恢复: 自动重试和降级
- 错误监控: 错误统计和报告
- 错误链: 上下文传播
详见错误处理指南。
测试策略
单元测试
- 核心模块单元测试
- 领域对象测试
- 服务层测试
集成测试
- 场景加载测试
- 事件系统测试
- 资源加载测试
性能测试
- 基准测试（benchmarks）
- 性能回归测试
- 负载测试