Unity DOTS中的baking（三）过滤baking的输出

Unity DOTS中的baking（三）过滤baking的输出

默认情况下，在conversation world（baker和baking system运行的环境）下产生的所有entities和components，都会作为baking环节的输出。在baking结束时，Unity必须将自上次baking以来发生变化的任何数据，都要复制到main world。不过，有些数据其实只在编辑时有用，我们希望可以在baking输出的时候将其舍弃掉。为此，Unity也提供了一些过滤的手段进行支持。

首先是属性BakingType，它用来标记一个component，使其只会存在于conversation world，不会输出到main world中。我们来看一个例子：

public class MyAuthoring : MonoBehaviour
{
    public int bakeIntData = 0;
    public ImageGeneratorInfo info;

    class MyBaker : Baker<MyAuthoring>
    {
        public override void Bake(MyAuthoring authoring)
        {
            Debug.Log("==========================Bake Invoked!========================== " + authoring.name);

            DependsOn(authoring.info);

            if(authoring.info == null) return;

            //var transform = authoring.transform;
            var transform = GetComponent<Transform>();

            var entity = GetEntity(TransformUsageFlags.None);
            AddComponent(entity, new MyComponent {
                value = authoring.bakeIntData,
                spacing = authoring.info.Spacing,
                position = transform.position
            });
            AddComponent(entity, new MyComponentBakingType {
                value = authoring.bakeIntData
            });
        }
    }
}

public struct MyComponent : IComponentData
{
    public int value;
    public float spacing;
    public float3 position;
}

[BakingType]
public struct MyComponentBakingType : IComponentData
{
    public int value;
}

这个例子中，我们在Baker里为entity添加了两个component，其中MyComponentBakingType是一个标记了BakingType属性的component。那么，在conversation world下，可以看到这两个component都存在于entity上：

而在editor world下，就只剩下MyComponent这一个component了：

接下来我们来研究研究Unity在其背后做了哪些事情。首先对于BakingType属性，Unity在TypeManager中定义了一个与之匹配的常量：

/// <summary>
/// Bitflag set for component types decorated with the <seealso cref="BakingTypeAttribute"/> attribute.
/// </summary>
public const int BakingOnlyTypeFlag = 1 << 20;

然后在add component时，会对component所定义的属性进行判断：

bool isBakingOnlyType = Attribute.IsDefined(type, typeof(BakingTypeAttribute));
if (isBakingOnlyType)
    typeIndex |= BakingOnlyTypeFlag;

TypeManager还对外暴露了IsBakingOnlyType这一get属性：

public bool IsBakingOnlyType 
{
    [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)] 
    get 
    { 
        return  (Value & TypeManager.BakingOnlyTypeFlag) != 0; 
    } 
}

这一get属性会在GatherComponentChangesBuildPacked和GatherComponentChangesJob两个job中使用，它们用来收集发生变化的components，但包含BakingType属性的component会被过滤掉。这两个job由EntityManagerDiffer类触发：

/// <summary>
/// Generates a detailed change set for the world.
/// All entities to be considered for diffing must have the <see cref="EntityGuid"/> component with a unique value.
/// </summary>
/// <remarks>
/// The resulting <see cref="EntityChanges"/> must be disposed when no longer needed.
/// </remarks>
/// <param name="options">A set of options which can be toggled.</param>
/// <param name="allocator">The allocator to use for the results object.</param>
/// <returns>A set of changes for the world since the last fast-forward.</returns>
public EntityChanges GetChanges(EntityManagerDifferOptions options, AllocatorManager.AllocatorHandle allocator)
{
    var changes = EntityDiffer.GetChanges(
        ref m_CachedComponentChanges,
        srcEntityManager: m_SourceEntityManager,
        dstEntityManager: m_ShadowEntityManager,
        options,
        m_EntityQueryDesc,
        m_BlobAssetCache,
        allocator);

    return changes;
}

从代码中可以猜测出，这里的变化指的是conversation world和shadow world之间的diff，conversation world就是baker和baking system运行的地方，而shadow world则是上一次baking环节输出的拷贝，Unity使用这个shadow world，与当前baking的输出进行对比，只把不同的components和entities拷贝到main world，然后再更新shadow world为当前的conversation world。那么，既然代码中调用的两个job会把包含BakingType属性的component过滤掉，很明显最后输出到main world的components就不包含它们了。

除了BakingType属性之外，Unity还提供了TemporaryBakingType属性标记一个component。这两者有什么区别呢？Unity官方文档中给出了一段说明：

可以得知，TemporaryBakingType属于那种阅后即焚的操作，拥有该属性的component，会在触发相应的baking时add到entity上，然后在baking结束时component就会被销毁，这意味着该component也不会一直存在于conversation world。之后，如果不再触发相应的baking，那么该component在conversation world里也不复存在。

这么说有点枯燥，我们还是用代码进行实验，在前面例子的基础上，新增定义一个component，然后在authoring Bake函数中add一下：

[TemporaryBakingType]
public struct MyComponentTempBakingType : IComponentData
{
    public int value;
}

public override void Bake(MyAuthoring authoring)
{
    AddComponent(entity, new MyComponentTempBakingType
    {
        value = authoring.bakeIntData
    });
}

由于它在conversation world中也是转瞬即逝，我们没法直接在编辑器观察到它。这里需要借助一下BakingSystem，BakingSystem是一类只存在baking过程中的system，它负责把各种baker产生的输出做进一步处理，而我们这里就是要观察baker中TemporaryBakingType属性的component。

[WorldSystemFilter(WorldSystemFilterFlags.BakingSystem)]
[BurstCompile]
public partial struct MyAuthoringBakingSystem : ISystem
{
    EntityQuery m_query;

    [BurstCompile]
    public void OnCreate(ref SystemState state)
    {
        m_query = SystemAPI.QueryBuilder().WithAll<MyComponentTempBakingType>().Build();
        state.RequireForUpdate(m_query);
    }

    [BurstCompile]
    public void OnUpdate(ref SystemState state)
    {
        Debug.Log("=================update my authoring baking system===================");
    }
}

OnCreate会在system创建的时候执行一次，代码中就是获取当前包含MyComponentTempBakingTypecomponent的entity，如果存在这样的entity，则system才会执行OnUpdate。那么，根据我们之前的假设，这里的OnUpdate只会执行一次。实际上也是如此：

类似地，暗地里Unity在TypeManager中定义了一个flag常量：

/// <summary>
/// Bitflag set for component types decorated with the <seealso cref="TemporaryBakingTypeAttribute"/> attribute.
/// </summary>
public const int TemporaryBakingTypeFlag = 1 << 21;

然后对外暴露名为TemporaryBakingType的get属性：

/// <summary>
/// <seealso cref="TypeIndex.IsTemporaryBakingType"/>
/// </summary>
public bool TemporaryBakingType => IsTemporaryBakingType(TypeIndex);

最终这一属性会被Unity内部的BakingStripSystem所使用，在OnCreate时会创建所有带有该attribute的entity query：

protected override void OnCreate()
{
    var allTypes = TypeManager.AllTypes.Where(t => t.TemporaryBakingType).ToArray();
    m_BakingComponentQueries = new NativeArray<(ComponentType, EntityQuery)>(allTypes.Length, Allocator.Persistent);

    for(int i = 0; i < allTypes.Length; i++)
    {
        var componentType = ComponentType.FromTypeIndex(allTypes[i].TypeIndex);
        EntityQueryDesc desc = new EntityQueryDesc()
        {
            All = new ComponentType[] {componentType},
            Options = EntityQueryOptions.IncludeDisabledEntities | EntityQueryOptions.IncludePrefab
        };
        m_BakingComponentQueries[i] = (componentType, GetEntityQuery(desc));
    }
}

然后每次update时，对符合条件的entity移除掉带有MyComponentTempBakingType属性的component：

protected override void OnUpdate()
{
    using (s_stripping.Auto())
    {
        foreach(var (componentType, query) in m_BakingComponentQueries)
        {
            EntityManager.RemoveComponent(query, componentType);
        }
    }
}

BakingType和MyComponentTempBakingType都是用来过滤component的，Unity还提供了一种过滤entity的方式，即给需要过滤掉的entity上添加一个名为BakingOnlyEntity的component。

AddComponent<BakingOnlyEntity>(entity);

这样这个entity就只会存在于conversation world中：

背后的实现也很简单，就是有一个专门处理这个component的system，筛选出符合条件的entity，把它们一一销毁掉：

protected override void OnCreate()
{
    _DestroyRemoveEntityInBake = new EntityQueryBuilder(Allocator.Temp)
        .WithAny<RemoveUnusedEntityInBake, BakingOnlyEntity>()
        .WithOptions(EntityQueryOptions.IncludeDisabledEntities | EntityQueryOptions.IncludePrefab)
        .Build(this);
}

protected override void OnUpdate()
{
    EntityManager.DestroyEntity(_DestroyRemoveEntityInBake);
}

Reference

[1] Filter baking output

[2] Baking worlds overview