介绍

在前面的文章中我们介绍了利用GPU来强化计算，Unity还提供了另外一种办法来帮助我们快速的编写多线程代码。他便是今天的主角JobSystem。Unity的Jobsystem包现在已经被包含在了Dots核心包中。在以后的版本就不需要单独安装。虽然JobSystem是和ECS一起提出来的，但我们仍然可以单独使用来对我们的游戏增加一些优化

Unity在引擎层面实现了一个Cpp版本的JobSystem，和一个C#层的JobSystem，Cpp层的JobSystem解决了线程上下文切换的问题，而C#层则是提供给我们的接口层。

JobSystem管理了一组工作线程，他们可以是主线程或者是其他的线程，一般来说一个核上一个工作线程（因此避免了上下文切换），在底层中他会根据任务来自动的分配给工作线程，我们无法来控制我们的任务分配给哪个工作线程，只能将自己的任务提供给Job队列，然后由底层自动分配给工作线程。具体的了解可以去看《DOTS之路》的前导课。

Unity中的使用

再unity中想要使用JobSystem需要声明一个继承自 Job Types 的结构体。它里面会实现一个叫 Execute 的方法，这个方法有的时候会有参数，有的时候则会没有。比如当我们继承自 IJob 的时候他就没有参数，继承自 IJobFor 的时候参数为 (int Index)，而继承自IJobParallelForTransform 的时候则会有两个参数:**(int Index,TransformAccess transform)**。具体的参数含义我们后面再讲。一个完整的Job代码如下

struct MyJob : IJob
{
    public void Execute()
    {
        //do something;
    }
}

在unity中的使用代码如下

public Class MyScript : MonoBehavior
{
    void Start()
    {
        MyJob m = new MyJob();
        m.Run(); 
    }
}

其中一个Job的调用大概有三种，

方法名	介绍
Run	主线程立即顺序执行
Schedule	单个工作线程或者主线程，每个Job顺序执行
ScheduleParallel	多个工作线程上同时执行，性能最好，但要注意数据访问可能会发生冲突

其中名字带有Parallel的Job类型，仅提供Schedule，不提供Run和ScheduleParallel的调度方式。(这句话在0.5版本的Jobs不适用，不确定1.0的版本会不会是这样)

不管是哪种调度在调用后都会返回一个JobHandle类型的变量，它会阻塞我们当前的线程。用于等待我们的Job执行完毕，比如我第一个Job需要处理某些数据，而第二个Job则需要用到这些数据，那我们就应该让第二个Job来等待第一个执行完毕，而阻塞方法为 Complete

JobHandle handle = myJob.Schedule();
handle.Complete();

当调用Complete的时候他就会阻塞当前线程，如果我们想让其他的Job来等待这个Job完成的话可以这样写

MyJob job2 = new();
JobHandle handle = myJob.Schedule();
job2.Schedule(handle);
//当我们希望JobC等待JobA和JobB都完成以后才执行可以这么写
JobHandle handle = JobHandle.CombineDependencies(handleA,handleB);
Jobc.Schedule(handle);

不同JobType的区别

JobType拥有很多的类型，但我们常用的大概就那么几个，主要为IJob，IJobFor，IJobParallelForTransform。

IJob：主要用于单个任务，不需要大量并行的时候，调用方法跟上一节介绍的使用没有区别。

IJobFor：由于IJob是一个工作线程上工作，性能提升有限，所以Unity为我们提供了并行的版本，他的Execute函数和调用会有一点的差别。长下面这样

struct MyJob : IJob
{
    public void Execute(int index)
    {
        //do something;
    }
}

调用代码

void Start()
{
    MyJob m = new MyJob();
    m.Run(num); 
    m.Schedule(num,default);
    m.ScheduleParallel(num,64,default);
}

IJob类型我们在调用的时候只会调用一次，而我们的IJobFor则是调用多次，上面代码的num参数便是调用次数，那么IJobFor类型的Execute方法的参数index也就很好理解了，他就是我们当前执行的是第几遍，方便我们对流程进行控制，而但我们传入的是数组长度的时候，我们也就可以将index看成我们的数组下标值。比如我们想填充某个数组，就可以在调用的时候输入数组的长度，而index便是我们想要输出的数组的下标。

第二个default是关键字，原本的参数是一个JobHandle类型的变量，填default也就是没有等待的意思，

比较特殊的便是ScheduleParallel方法的第二个参数，他的含义是一个工作线程一次工作的批次长度，也就是我这一次任务会执行64个，假设我们有8个核心，也就是8个线程，而我们的总长度，也就是Num数量为128时，那么也就只会有两个工作线程来工作。当某个工作线程先完成了任务，他还会获得别的Job的任务，以保证大家都完成这一批次的任务。
但也不能说我们的批次越少越好，官方建议我们多次更改这个数值来观察，以达到最佳性能。

IJobParallelForTransform：专门用于操作Tranform的操作。
struct MyJob : IJobParallelForTransform
{
public void Execute(int index, TransformAccess transform)
{
//do something
}
}
他的Execute方法又多了一个参数，它用于控制传入的Transform值。他的使用也有点不同，代码如下

void Start()
{
   TransformAccessArray transformAccessArray = new TransformAccessArray(4 * xHalfCount * zHalfCount);
    for (var z = -zHalfCount; z <= zHalfCount; z++)
    {
        for (var x = -xHalfCount; x <= xHalfCount; x++)
        {
            var cube = Instantiate(cubeAchetype);
            cube.transform.position = new Vector3(x * 1.1f, 0, z * 1.1f);
            transformAccessArray.Add(cube.transform);
        }
    }

    var handler = job.Schedule(transformAccessArray);
}

代码写的十分的易懂，也就不在多讲解了，Execute就是数组的下标，transform就是我们的物体transform值。

至于其他的JobType，等我以后用到了再来继续写

数据的传递

JobSystem为了避免数据竞争，他选择了执行的时候是复制而非引用数据，而因此我们要使用的数据也就Blittable types类型的数据。

使用复制数据的缺点在于我们所得到的结果也是独立的，而为了解决这个问题，JobSystem选择将结果储存在一端公共内存中。也便是NativeContainer。
NativeContainer以相对安全的托管类型的方式指向一个非托管的内存地址，使Job 可以直接访问主线程数据而非复制。

Unity 自带 NativeContainer类型为 NativeArray，ECS 包又扩展了NativeList、NativeHashMap、NativeMultiHashMap和NativeQueue。从他们的名字中我们可以大概了解到他们应该如何使用，因此这里不再细说。声明一个NativeContainer如下：

//C#类中,这里float3是Mathematics下的，用Vector3也是可以的，只不过效率会变低。
NativeArray<float3> Nums = new NativeArray(int Length,Allocator type);
//在结构体中声明一个相同的即可
NativeArray<float3> Nums;

在声明完毕后赋值进去就好了。在创建的时候我们会看到参数中有个Allocator类型的变量，它有以下几种类型。需要我们根据Job执行的时长来决定使用哪种。

Allocator.Temp
最快的分配方法，适用于一帧或几帧的生命时长，不能将该类型分配的数据传给 Job，在方法 Return 前执行Dispose

Allocator.TempJob
分配速度比 Temp 慢比 Persistent 快，4帧的生命时长且线程安全。若四帧内没有调用Dispose，控制台会打印原生代码生成的警告。大部分小任务都使用该类型分配NativeContainer

Allocator.Persistent
是对malloc的包装，能够维持尽可能地生命时长，性能不足的情况下不应使用

由于NativeContainer是非托管数据，因此需要我们自己手动Dispose。不要忘记。

在ECS中的使用

~~待补充

优化

1. 在Job中我们不要使用静态变量，比如直接在Execute函数中访问Time.delat变量
2. 对于不会读或者不会写入的变量我们可以对其使用特性[ReadOnly]和[WriteOnly]来标记。
3. 对于我们所写的Job都可以在前面加上[BurstCompile]特性来利用Burst来编译，可以大幅度优化代码。
4. 我们可以引入Unity.Mathematics包来代替我们原本的类型，比如利用float3 代替 Vector3，Brust也会优化这些数学运算

参考

B站大衍神君《DOTS之路》

B站游戏石匠Super

Jobs简单实例