Unity DOTS物理系统扩展指南前言在 Unity 的 DOTS (Data-Oriented Technolog

前言

在 Unity 的 DOTS (Data-Oriented Technology Stack) 框架下扩展物理系统，主要是利用 ECS (Entity Component System) 架构、Burst Compiler 和 Jobs System 来实现高性能、可伸缩的物理模拟。虽然 Unity 提供了基础的 Unity.Physics 包（原称为 Havok Physics for Unity 或 Unity Physics），但你可能需要根据特定游戏需求进行扩展或定制。

对惹，这里有一个游戏开发交流小组 ，希望大家可以点击进来一起交流一下开发经验呀！

以下是扩展 DOTS 物理系统的关键思路和步骤：

1. 理解现有 DOTS 物理框架 (`Unity.Physics`)

核心组件：
- PhysicsWorld：包含所有物理实体（刚体、碰撞体）、关节和约束的世界状态。
- PhysicsStep：配置物理模拟参数（重力、迭代次数等）。
- PhysicsBody、PhysicsCollider：附加到 Entity 上的组件。
模拟流程：

收集物理数据（位置、速度、碰撞体）。
执行物理步进（碰撞检测、求解约束）。
写回变换数据到 LocalTransform。

限制：
不支持所有传统 PhysX 功能（如复杂关节、触发器回调粒度有限）。
需要定制化时需深入底层。

2. 扩展方向与常见场景

(1) 自定义碰撞检测

场景：实现特殊形状（如曲面）或优化特定碰撞（如子弹穿透）。
方法：
- 实现 ICollideJob：

struct CustomCollisionJob : ICollideJob
{
    public void Execute(CollisionEvent collisionEvent)
    {
        // 分析碰撞对 (EntityA, EntityB)
        // 自定义响应逻辑（如伤害计算）
    }
}

// 调度Job
var job = new CustomCollisionJob();
job.Schedule();

修改碰撞查询：

var physicsWorld = SystemAPI.GetSingleton<PhysicsWorldSingleton>();
CollisionFilter filter = new CollisionFilter { BelongsTo = 1, CollidesWith = 2 };
if (physicsWorld.CastRay(ray, out RaycastHit hit, maxDistance, filter))
{
    // 处理射线检测结果
}

(2) 添加新约束/关节

场景：实现绳子、布料等特殊动力学效果。
方法：
- 扩展 SimulationStep：
- - 创建自定义 ISimulation 实现类。
  - 在 BuildPhysicsWorld 后插入自定义约束求解：

[UpdateAfter(typeof(BuildPhysicsWorldSystem))]
partial class CustomConstraintSystem : SystemBase
{
    protected override void OnUpdate()
    {
        // 获取 PhysicsWorld
        var physicsWorld = ...;
        // 遍历实体并应用自定义约束
        Entities.ForEach((ref PhysicsVelocity velocity, in CustomConstraint constraint) =>
        {
            // 约束求解逻辑
        }).ScheduleParallel();
    }
}

(3) 与游戏逻辑深度集成

场景：物理伤害、实体破坏、特殊材质交互。
方法：
- 添加自定义组件：

public struct MaterialProperty : IComponentData
{
    public float FrictionMultiplier;
    public bool IsFragile;
}

在物理 Job 中读取组件：

Entities.WithReadOnly(MaterialProperty).ForEach(...);

(4) 性能优化

场景：超大规模场景（数千动态实体）。
方法：
- 空间分区优化：自定义 BroadPhase（如替换默认的 Tree 为 Grid）。
- SIMD 加速：用 Burst 编写数学计算，确保数据布局连续。
- 多线程分割：将物理世界分块并行处理（需注意数据竞争）。

3. 工具链与调试

可视化调试：
- 使用 PhysicsDebugDisplaySystem 绘制碰撞体、约束。
- 自定义绘制：

Debug.DrawLine(center, center + normal * 10, Color.red);

性能分析：
- Unity Profiler 查看 Job 执行时间。
- 使用 NativeDisableParallelForRestriction 避免假共享。
热重载：通过 ComponentSystemGroup 控制模拟开关。

4. 进阶：替换底层物理引擎

若 Unity.Physics 无法满足需求（如需要流体、软体），可集成第三方 DOTS 兼容引擎：

编写接口层：

将 ECS 数据转换为第三方引擎格式。
将模拟结果写回 LocalTransform。
同步数据流：

void Update()
{
    CopyEntitiesToCustomEngine();
    CustomEngine.Simulate(Time.deltaTime);
    CopyResultsBackToEntities();
}

5. 示例：自定义重力区域

public struct CustomGravity : IComponentData
{
    public float3 Center;
    public float Strength;
}

partial class CustomGravitySystem : SystemBase
{
    protected override void OnUpdate()
    {
        Entities.ForEach((ref PhysicsVelocity vel, in LocalTransform trans, in CustomGravity gravity) =>
        {
            float3 dir = math.normalize(gravity.Center - trans.Position);
            vel.Linear += dir * gravity.Strength * SystemAPI.Time.DeltaTime;
        }).ScheduleParallel();
    }
}

关键注意事项

线程安全：所有物理数据访问需通过 NativeContainer（如 NativeArray）。
Burst 兼容性：确保自定义数学代码能被 Burst 编译。
数据布局：使用 [ChunkIndexInQuery] 优化内存访问模式。
版本兼容：DOTS 物理 API 仍在迭代中，需关注版本更新。

通过结合 ECS 的并行能力与 Burst 的高效编译，你可以构建出性能远超传统物理引擎的定制化解决方案，尤其适合大规模动态场景（如 RTS 游戏单位海、破坏类游戏）。

Unity DOTS物理系统扩展指南

前言

1. 理解现有 DOTS 物理框架 (Unity.Physics)