Программирование в Unity для опытных программистов

Unity поддерживает C#, стандартный в отрасли язык программирования, в некоторой степени похожий на Java или C++.

По сравнению с C++, C# легче в изучении. Кроме того, он относится к категории языков «с управлением памятью», то есть он автоматически распределяет память, устраняет утечки и так далее.

Как правило C# удобнее C++, если вам нужно в первую очередь разработать игру, а потом уже работать над различными сложными аспектами программирования.

Весь игровой процесс и интерактивность, разработанные в Unity, строятся на трех фундаментальных строительных блоках: Игровые объекты, компоненты и переменные.

Любой объект в игре является GameObject, будь то персонажи, источники света, спецэффекты, декорации и все остальное.

Компоненты
Игровые объекты сами по себе не имеют никакого поведения. Для того, чтобы объект начал работать, игровому объекту нужны различные атрибуты, добавляемые с помощью компонентов.

Компоненты (Component) определяют поведение игровых объектов, к которым они прикреплены, и управляют ими. Простой пример — создание источника света, включающее прикрепление компонента Light к GameObject (см. ниже). Таким же примером может быть добавление компонента Rigidbody к объекту, чтобы он мог падать.

Компоненты имеют ряд свойств или переменных, которые можно настроить в окне Inspector редактора Unityи/или с помощью скрипта. В примере выше к свойствам источника света относятся дальность, цвет и интенсивность.

В Unity есть множество самых разнообразных компонентов, но вы вскоре можете столкнуться с необходимостью создать собственный компонент для реализации своих алгоритмов. Это можно сделать с помощью скриптов, в которых описана ваша собственная игровая логика и поведение объектов, и которые затем прикрепляются к игровым объектам как компоненты. Каждый скрипт связывается с внутренними механизмами Unity путем реализации класса, производного от встроенного класса MonoBehaviour.

Компоненты на основе скриптов позволяют запускать игровые события, проверять объект на предмет столкновений, применять физические свойства, программировать реакцию на управление пользователя и многое другое. См. Unity Scripting API для дополнительной информации.

Традиционная модель «игровой объект — компонент» хорошо работает и сегодня, поскольку она проста как для программистов, так и других пользователей, а также удобна для создания интуитивных интерфейсов. Добавите компонент Rigidbody к объекту GameObject — он начнет падать, добавите компонент Light — GameObject начнет излучать свет. Все остальное также подчиняется этой простой логике.

При этом система компонентов создана на основе объектно-ориентированной платформы, что создает сложности для разработчиков при работе с кэшем и памятью развивающегося оборудования.

Компоненты и игровые объекты относятся к «тяжелым объектам C++». Все объекты GameObject имеют имя. Их компоненты представляют собой оболочки для C# поверх компонентов на C++. Это упрощает работу с ними, но может влиять на производительность, если они будут храниться в памяти без явной структуры. Объект C# может находиться на любом участке памяти. Объект C++ также может находиться в любом участке памяти. Группировка и последовательное размещение объектов в памяти отсутствуют. При каждой загрузке в центральный процессор для обработки объект приходится собирать по частям из разных участков памяти. Это может сильно замедлить загрузку, а оптимизация потребует много усилий.

Для решения этих проблем мы начали перерабатывать базовые системы Unity на основе высокопроизводительного, многопоточного стека информационно-ориентированных технологий или DOTS (в настоящее время в статусе предварительной версии).

DOTS позволяет вашей игре эффективно использовать все возможности новейших многоядерных процессоров. Стек состоит из следующих компонентов:

• система задач C# для эффективного исполнения кода на многопоточных системах;
• Entity Component System (ECS) для разработки высокопроизводительного кода по умолчанию;
• компилятор Burst для компиляции скриптов в оптимизированный нативный код.

ECS — это новая система компонентов в составе DOTS; все традиционные объектно-ориентированные манипуляции над GameObject отражаются на экземпляре в новой системе. Название «Компонент» никак не изменилось. Важнейшее отличие — в структуре данных. Подробнее об этом вы можете прочитать в статье блога "On DOTS: Система компонент сущности".

Помимо того, что это улучшенный подход к написанию кода игры с точки зрения дизайна, ECS позволяет вам использовать систему задач C# Unity и компилятор Burst и тем самым полностью использовать преимущества современного оборудования.

Многопоточные системы DOTS помогают создавать игры для самых разных устройств и разрабатывать богатые игровые миры с большим числом элементов и сложными симуляциями. Производительный код, в свою очередь, снижает тепловыделение и продлевает время автономной работы мобильных устройств. Переход от объектно-ориентированного к информационно-ориентированному подходу упрощает вам многократное использование кода, а другим позволяет легче понять и дополнить его при необходимости.

Некоторые из технологий DOTS все еще находятся в статусе предварительной версии, поэтому мы советуем разработчикам использовать стек для решения отдельных вопросов производительности проекта, не строить на базе DOTS весь проект. См. раздел «Дополнительные ресурсы» в конце этой страницы, где указаны ссылки на ключевые ресурсы DOTS.

Настройка и отладка в Unity эффективна, потому что все переменные игрового процесса отображаются непосредственно в процессе игры, что позволяет менять их на лету без дополнительного программирования. Игру можно приостановить в любой момент или переходить от одного оператора к другому по очереди.

Вот несколько полезных ресурсов по оптимизации в Unity:

Профайлер

Profiler Analyzer

Memory Profiler

Основы оптимизации в Unity

Оптимизация производительности графики

Наилучшие методики для общих случаев (включая подробные советы по оптимизации системы интерфейса Unity)

.NET: .NET — ранее в Unity использовалась реализация стандартной среды выполнения Mono с нативной поддержкой C#. Теперь Unity для MacOS поставляется с Visual Studio for Mac вместо MonoDevelop-Unity. Unity для Windows поставляется с Visual Studio.

Среда программирования .NET 4.6 в Unity поддерживает большинство существующих функций C# и позволяет осуществлять отладку для языка C# версии 6.0 и выше. Такое решение также обеспечивает удобство работы в IDE со скриптами на C# с поддержкой новых возможностей C#.

IL2CPP: IL2CPP: система программирования от Unity, которую можно использовать в качестве альтернативы Mono при работе над проектами для некоторых платформ. Если вы создаете проект с использованием IL2CPP, Unity преобразует код IL из скриптов и выполняет сборку в код C++, а затем создает нативный двоичный файл (например, .exe, apk, .xap) для выбранной платформы.

Имейте в виду, что IL2CPP — это единственный вариант системы программирования проектов, предназначенных для iOS и WebGL.

Программистам понравится гибкость Unity, поскольку они могут расширять редактор собственными окнами аналогично Inspector, Scene или другим стандартным окнам редактора. Расширяя Unity собственными инструментами, вы можете настроить редактор в соответствии с особенностями рабочих процессов вашей студии для повышения эффективности.