如何将传统游戏开发中的经验应用到区块链游戏中？由ECS架构所启发，JumpCrypto提出了一种新框架ARC，为全链游戏和资产上链的游戏提供了高效、可重用、易扩展和跨链互操作的支持，让Web3游戏开发更加轻松。
概述
在上一篇文章中，我们讨论了三种链上游戏类型，分别是：完全上链，资产上链，和可选资产铸造。回顾一下，由于目前缺乏支持FOC和OCA的基础设施，大多数游戏工作室选择了OCM方法，以避免给用户带来太多的阻力。在接下来的几篇文章中，我们将重点介绍一些可能支持FOC和OCA的基础设施，以及每个部件在实际应用中可能的设计方案。
首先需要的基础设施是——一个能够高效管理链上资产和游戏状态的系统。定义资产在链上的操作方式对资产可编程性有着实质性的影响。为了更好地了解这样的系统可能会是什么样子，我们决定自己开发一个链上游戏。同时，我们很快发现，当游戏的规模扩大时，基于面向对象编程的传统方法会遇到可扩展性的挑战，因为资产依赖关系会随着游戏规模的扩大呈现出线性的增长。
因此，我们决定尝试使用数据驱动的设计模式，这些模式在传统游戏开发中已被广泛使用，但在链上的实践很少。通过这个过程，我们在Solana上尝试了一个名为ARC的框架，我们认为这是管理链上资产和游戏逻辑最有效的方法之一。传统游戏开发中常用到一种数据驱动的架构模式是实体组件系统（EntityComponentSystem,ECS)，ARC正是由ECS所启发构建的。
去中心化基础设施提供商Intuition正在构建全栈解决方案Git for knowledge:7月21日消息，据Polygon Ventures发推称，Intuition正在构建一个全栈解决方案，将去中心化存储、身份组合于W3C可验证声明和DID等开放协议上，使用户能够克隆新的知识词典和扩大集体理解范围。[2023/7/21 11:08:35]
在本文中，我们将介绍ECS的工作原理、它在传统游戏中为什么如此重要、如何将这种理念扩展到构建类似ARC的框架，以及可能的底层架构。
我们的目标是为开源研究做出贡献，并帮助推动链上游戏基础设施的发展。秉着这种精神，我们决定开源ARC参考实现，并欢迎社区给予任何反馈。
ARCGitHub链接：
传统游戏开发中的ECS是什么？
ECS是近年来广泛应用于视频游戏的一种架构。与经典的面向对象编程相比，ECS可以将数据与行为分离，因此在视频游戏领域具有一定优势。在传统的Web2游戏中，它可以帮助提高游戏性能，同时在开发游戏本身时，也能更好地控制游戏逻辑。
了解传统OOP方法在面对多个依赖关系时的局限性，可以更好地帮助理解ECS的优势。
OOP面临的挑战-钻石继承问题
美国总统拜登在白宫签署了一项1万亿美元的基础设施法案:11月21日消息，美国总统拜登在白宫签署了一项1万亿美元的基础设施法案。 (路透社)[2021/11/21 7:02:31]
假设我们正在构建一个非常简单的游戏，具有以下属性：
三个实体：i)Mammal，ii)Fish，iii)Amphibian
Mammal可以在陆地上呼吸，但不能在水里呼吸
Fish可以在水里呼吸，但不能在陆地上呼吸
Amphibian既可以在水里呼吸，也可以在陆地上呼吸
在传统的OOP中，Mammal可以作为一个实体，继承自基类LandBreather，Fish可以作为一个实体，继承自基类WaterBreather。在这里，我们遇到了Amphibian的挑战，它既具有LandBreather的属性，又具有WaterBreather的属性，但不能同时继承两者。在经典的面向对象编程中，这被称为“钻石继承问题或菱形继承问题”。这个问题在游戏中比其他应用更为普遍，因为游戏角色、物品和资产的数量随着特征和依赖关系的增加而增加。虽然存在一些变通方法，但对于游戏来说，我们认为ECS是最优雅的解决方案。
ECS作为一种解决方案
Stellar已发布Horizon2.0，优化Stellar基础设施运行:据官方消息，Stellar已发布Horizon2.0，Horizon2.0引入了大量的性能和架构优势，使运行Stellar基础设施比以往更容易：
-优化后的CaptiveStellarCore可以在内存中处理交易；
-磁盘空间需求已经大大减少（减少了100GB）；
-摄入（Ingestion）的速度现在快了一个数量级（从数周到一天）；
-Horizon数据库可以快速重建；
-没有单独的StellarCore实例需要管理；
-StellarCore没有更多的数据库要求。[2021/3/2 18:08:10]
基于ECS的游戏具有以下特性：
Entity-组件的唯一标识或容器
Component-不具备行为的纯数据类型，可以“挂载”到实体上
System-与具有一定组件集合的实体匹配的函数
实体可以包含零个或多个组件。通过使用系统，实体可以动态地添加/删除/修改其组件。
为了了解ECS如何解决游戏中OOP面临的限制，我们可以使用ECS解决上面举例遇到的问题。在ECS模式下，我们会创建两个组件：LandBreather和WaterBreather。系统LandBreatherSystem处理具有LandBreather组件的任何实体的移动，而系统WaterBreatherSystem处理具有WaterBreather组件的任何实体的移动。实体可以如下所示：
浙江新基建三年行动：聚焦区块链基础设施等核心领域，打造“中国区块链之都”:7月10日上午，浙江省政府新闻办举行“浙江省新型基础设施建设三年行动计划”新闻发布会。《浙江省新型基础设施建设三年行动计划》（以下简称“行动计划”）指出，未来三年，浙江将聚焦数字基础设施、智能化基础设施、创新型基础设施三大重点方向，按照三年见成效的要求，实施新型基础设施建设三年万亿计划，努力成为“重要窗口”的标志性成果。行动计划指出，突出数字基础设施，实施数字基础设施建设行动，聚焦5G网络、云数据中心、下一代互联网、物联网、人工智能平台、卫星时空信息服务设施、区块链基础设施等核心领域，构筑新一代数字基础设施网络。杭州将在现有基础上发挥产业集聚优势，释放更强发展后劲。打造高性能“飞天”云计算产业集群，加快推进在金融、能源、交通、健康和社会治理领域应用。推进区块链技术创新与应用示范，打造“中国区块链之都”。[2020/7/10]
Mammal：
Fish：
Amphibian：
然后，您可以动态地为实体添加更多组件，例如Fly或Fight，并且也可以在它们下面创建具有不同组件的更多实体。
什么是ARC？
ARC是一个受传统ECS架构启发的链上信息组织框架。与ECS一样，ARC有用于组件的无数据容器——实体，以及可以“挂载”到实体上的无行为的纯数据类型——组件。
Ripple CTO：ODL解决方案可在没有XRP基础设施情况下进行即时跨境支付:Ripple首席技术官David Schwartz在一条新推文中解释道，ODL解决方案可以在完全不需要XRP基础设施的情况下进行即时跨境支付。Schwartz还称，当涉及到“现成的客户供应”时，XRP可以用来提供“最大的影响”。（U.Today）[2020/6/14]
与ECS不同的是，ARC有可以针对特定组件执行的“操作”，而不是“系统”。主要区别在于，传统ECS中的系统是围绕传统游戏中使用的基于循环的架构构建的，而ActionBundles则考虑到了区块链架构是基于推送的。这里概述的ARC的具体实现是针对Solana生态系统的，但其他生态系统中也可以使用类似的架构。ARC的基本架构是一个分为三层的洋葱架构。首先，要有负责维护注册表和实体的核心层。其次，有各种注册表合约，它们负责维护组件和操作的注册表以及治理功能。最后，需要有游戏或修改组件的操作合约。
核心层
核心层负责以下三件事：
初始化新的注册表实例
以NFT或独立实体PDA的形式铸造新实体
维护与实体相关的SerializedComponents
链上只需要存在一个核心程序，因为通过注册表实例，我们可以将不同的组件、实体和规则进行分桶。在EVM链上，这种方法可能行不通，因为每个合约的合约存储有限，所以最好启用多个核心。
具体在Solana中，实体结构类似于为每个MetaplexNFT生成的Metaplex元数据。一个显著的区别是在给定代币上的每个注册表实例都有一个新的实体映射。这意味着一个代币，理论上可以有多个实体，只要它们属于不同的注册表。
这种行为模式是否“优于”一个代币一个实体，这是一个尚待解答的问题。因为核心只处理序列化组件，所以它不需要担心如何反序列化任何东西。这意味着所有反序列化逻辑可以推给游戏或操作层。
注册表实例是赋予注册表及其实例ID的唯一标识。不同的实例有助于在同一核心中实例化不同的“游戏”，从而允许在给定的一组组件和操作中重复使用相同的注册表管理代码——只允许实体不同的实例化。
注册表
注册表程序基本上是一个治理合约。它记录以下内容：
通过SchemaURL注册的组件。
可以修改给定注册表实例的特定组件的已注册操作。
创建新注册表实例的能力。
例如，它可能规定只有管理员才能创建新的注册表实例，或者将该权限交给DAO。
同样适用于用其注册的任何组件。例如，假设给定的游戏X中，存在一个移动操作，允许玩家以每秒1个格子的速度将棋子从一个格子移动到另一个格子。另一个团队来创建“Portals”，在这个注册表中允许更快的移动。要允许Portals操作能够修改单位上的“位置”组件，需要注册表的治理来投票决定是否允许这种规则的改变。例如，它们可能允许特定的注册表实例。
组件的更新权限在注册表这里，因为Actions只是向注册表提交其建议的更改，然后注册表检查治理，将更改提交给核心来修改实体。关键的是，Actions不需要是链上游戏。它们可以是链下游戏基础设施，如预言机，向游戏DAO控制的链上资产层提交更改。
TheActionBundles
Actions是链上或链下代码，具有以下能力：
读取实体PDA并反序列化它们认为有价值的组件。
修改并提交更改后的序列化组件给到注册表，以便与实体一起更新。
特定于应用程序的Actions代码允许游戏的“分层”。例如，可能存在“目标：山丘之王”和“目标：击败”两个Actions，可能可以玩三种游戏。可以实例化一个注册表实例，该实例仅允许第一个Action、第二个Action或两者都处于活跃状态并允许对组件进行更改。
ARC对链上游戏的帮助
对于FOC和OCA类型的游戏来说，ARC具有几个优点，包括：
模式更改的同时，保持向后兼容性。
由于实体可以容纳动态组件，因此可以同时维护组件的v1和v2版本。
这允许旧应用程序可以进行查询，而不会丢失操作支持。
效率-由于实体的大小由它们所拥有的组件决定，因此它们的大小只有在需要时才会变大。
可重复性-由于基础实现非常简单，因此可以在各种生态系统中轻松使用相同的实现。
熟悉性-Web2游戏公司对这个框架也会更加熟悉。
模块化-随着需求的变化，可以模块化地添加新的属性/行为。
可扩展性-链上资产层对于那些使用链上资产的混合游戏以及全链游戏都很有用。
跨链可访问性-简单的跨链序列化框架和跨链身份框架可以简化应用程序向其他链的移植。接下来的文章中将详细介绍。
总结
总的来说，ActionRegistryCore是一个用于管理游戏链上资产层的框架，支持全链游戏和利用链上资产的游戏。这种架构提供了可扩展性，随着游戏资产数量和相互依赖性的增加，可以避免面向对象编程方法可能带来的技术债务。在接下来的文章中，我们将深入探讨基于ARC的链上游戏后端的使用情况，并探索完成堆栈所需的其他基础设施。
作者：DevBharel&ShanavKMehta
编译：Leia
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