Tổng hợp các Interface trong Unity Job System

March 13, 2025
0
ZeeMRx0

Unity Job System là công cụ mạnh mẽ giúp lập trình viên tối ưu hiệu suất bằng cách tận dụng tính toán đa luồng trong Unity. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá toàn bộ các interface chính của Job System, từ cơ bản như IJob đến chuyên dụng như IJobEntityBatch trong Unity ECS. Đây là hướng dẫn chi tiết dành cho những ai muốn hiểu sâu và áp dụng Job System trong Unity hiệu quả.

1. Unity Job System Là Gì?

Unity Job System cho phép bạn viết code chạy song song trên nhiều luồng, tận dụng sức mạnh CPU đa nhân để tối ưu hiệu suất Unity. Các interface trong hệ thống này là nền tảng để định nghĩa các job. Bài viết sẽ cung cấp danh sách đầy đủ các interface, kèm theo cách sử dụng và ví dụ thực tế để bạn dễ dàng áp dụng trong dự án.

2. Các Interface Cơ Bản Trong Unity Job System

2.1. `IJob`

Mô tả: Interface cơ bản nhất trong Unity Job System, dùng để định nghĩa một công việc đơn giản chạy trên luồng riêng.
Cách hoạt động: Thực thi một lần phương thức Execute() khi job được schedule, không lặp lại.
Ứng dụng: Phù hợp cho các tác vụ đơn lẻ như tính tổng hoặc xử lý phép toán phức tạp trên dữ liệu nhỏ.
Ví dụ:

public struct MyJob : IJob
{
    public float a, b;
    public NativeArray<float> result;

    public void Execute()
    {
        result[0] = a + b;
    }
}

2.2. `IJobParallelFor`

Mô tả: Interface xử lý song song trên mảng dữ liệu lớn, mỗi phần tử được xử lý độc lập.
Cách hoạt động: Chia mảng thành nhiều phần, thực thi Execute(int index) trên các luồng riêng.
Ứng dụng: Dùng để tối ưu hiệu suất khi xử lý nhiều phần tử, như cập nhật vị trí đối tượng.
Ví dụ:

public struct MyParallelJob : IJobParallelFor
{
    public NativeArray<float> data;

    public void Execute(int index)
    {
        data[index] *= 2;
    }
}

2.3. `IJobFor`

Mô tả: Interface tương tự IJobParallelFor nhưng linh hoạt hơn trong cách schedule.
Cách hoạt động: Thực thi Execute(int index) cho từng chỉ số, có thể chạy tuần tự hoặc song song.
Ứng dụng: Dùng khi cần kiểm soát thứ tự thực thi đa luồng.
Ví dụ:

public struct MyForJob : IJobFor
{
    public NativeArray<int> data;

    public void Execute(int index)
    {
        data[index] += 1;
    }
}

3. Các Interface Chuyên Dụng Trong Job System

3.1. `IJobParallelForTransform`

Mô tả: Interface chuyên xử lý song song các Transform của GameObject.
Cách hoạt động: Cung cấp TransformAccess để thay đổi trực tiếp vị trí, xoay, hoặc tỷ lệ.
Ứng dụng: Lý tưởng để cập nhật nhiều Transform cùng lúc, tối ưu hiệu suất cho game Unity.
Ví dụ:

public struct MyTransformJob : IJobParallelForTransform
{
    public void Execute(int index, TransformAccess transform)
    {
        transform.position += Vector3.up * Time.deltaTime;
    }
}

3.2. `IJobParallelForBatch`

Mô tả: Interface xử lý dữ liệu theo batch, giảm chi phí schedule.
Cách hoạt động: Thực thi Execute(int startIndex, int count) cho một đoạn dữ liệu liên tục.
Ứng dụng: Phù hợp khi cần xử lý nhóm dữ liệu để tối ưu hiệu suất.
Ví dụ:

public struct MyBatchJob : IJobParallelForBatch
{
    public NativeArray<float> data;

    public void Execute(int startIndex, int count)
    {
        for (int i = startIndex; i < startIndex + count; i++)
        {
            data[i] += 1;
        }
    }
}

3.3. `IJobParallelForDefer`

Mô tả: Interface xử lý song song với số lượng phần tử không cố định.
Cách hoạt động: Xác định số lượng phần tử tại thời điểm schedule, thường dùng với NativeList.
Ứng dụng: Dùng trong các tình huống dữ liệu động trong Unity Job System.
Ví dụ:

public struct MyDeferJob : IJobParallelForDefer
{
    public NativeList<float> data;

    public void Execute(int index)
    {
        data[index] *= 2;
    }
}

3.4. `IJobParallelForFilter`

Mô tả: Interface lọc dữ liệu song song và trả về chỉ số thỏa mãn điều kiện.
Cách hoạt động: Thực thi Execute(int index) và trả về true/false, kết quả lưu vào NativeList<int>.
Ứng dụng: Dùng để lọc dữ liệu lớn trong đa luồng, như tìm phần tử dương.
Ví dụ:

public struct MyFilterJob : IJobParallelForFilter
{
    public NativeArray<float> data;

    public bool Execute(int index)
    {
        return data[index] > 0;
    }
}

4. Interface Trong ECS Unity

4.1. `IJobChunk` (ECS phiên bản cũ)

Mô tả: Interface xử lý dữ liệu trong ArchetypeChunk trong ECS Unity cũ.
Cách hoạt động: Truy cập chunk chứa entity và thực thi Execute cho từng chunk.
Ứng dụng: Dùng trong ECS cũ để xử lý dữ liệu entity theo nhóm.
Ví dụ:

public struct MyChunkJob : IJobChunk
{
    public ComponentTypeHandle<Translation> TranslationHandle;

    public void Execute(ArchetypeChunk chunk, int chunkIndex, int firstEntityIndex)
    {
        var translations = chunk.GetNativeArray(TranslationHandle);
        for (int i = 0; i < chunk.Count; i++)
        {
            translations[i] = new Translation { Value = translations[i].Value + float3.up };
        }
    }
}

4.2. `IJobEntityBatch` (ECS phiên bản mới)

Mô tả: Interface xử lý entity trong chunk, thay thế dần IJobChunk.
Cách hoạt động: Cung cấp ArchetypeChunk để truy cập dữ liệu entity trong từng batch.
Ứng dụng: Dùng để xử lý nhiều entity cùng archetype.
Ví dụ:

public struct MyEntityBatchJob : IJobEntityBatch
{
    public ComponentTypeHandle<Translation> TranslationHandle;

    public void Execute(ArchetypeChunk batchInChunk, int batchIndex)
    {
        var translations = batchInChunk.GetNativeArray(TranslationHandle);
        for (int i = 0; i < batchInChunk.Count; i++)
        {
            translations[i] = new Translation { Value = translations[i].Value + float3.up };
        }
    }
}

4.3. `IJobEntityBatchWithIndex`

Mô tả: Interface tương tự IJobEntityBatch, nhưng cung cấp index của entity toàn cục.
Cách hoạt động: Cho phép ánh xạ entity với dữ liệu bên ngoài dựa trên firstEntityIndex.
Ứng dụng: Dùng khi cần kết nối entity với dữ liệu khác trong.
Ví dụ:

public struct MyEntityBatchWithIndexJob : IJobEntityBatchWithIndex
{
    public ComponentTypeHandle<Translation> TranslationHandle;
    public NativeArray<float> externalData;

    public void Execute(ArchetypeChunk batchInChunk, int batchIndex, int firstEntityIndex)
    {
        var translations = batchInChunk.GetNativeArray(TranslationHandle);
        for (int i = 0; i < batchInChunk.Count; i++)
        {
            translations[i] = new Translation { Value = translations[i].Value + externalData[firstEntityIndex + i] };
        }
    }
}

4.4. `IJobEntity`

Mô tả: Interface hiện đại nhất trong Unity ECS, xử lý từng entity với cú pháp đơn giản.
Cách hoạt động: Khai báo trực tiếp component trong Execute, không cần quản lý chunk.
Ứng dụng: Dùng để viết mã dễ đọc, bảo trì trong Unity Job System.
Ví dụ:

public struct MyEntityJob : IJobEntity
{
    public float DeltaTime;

    public void Execute(ref Translation translation)
    {
        translation.Value += float3.up * DeltaTime;
    }
}

5. Interface Hiếm Gặp Và Thử Nghiệm Trong Unity

5.1. `IJobParallelForTransformDeferred`

Mô tả: Biến thể của IJobParallelForTransform, hỗ trợ Transform động.
Cách hoạt động: Dùng TransformAccessArray để xử lý Transform với kích thước runtime.
Ứng dụng: Dùng khi số lượng Transform thay đổi trong Unity Job System.
Ví dụ:

public struct MyTransformDeferredJob : IJobParallelForTransformDeferred
{
    public void Execute(int index, TransformAccess transform)
    {
        transform.position += Vector3.forward;
    }
}

5.2. `IJobParallelForBatchDeferred`

Mô tả: Biến thể của IJobParallelForBatch, hỗ trợ dữ liệu động.
Cách hoạt động: Xử lý batch với kích thước xác định tại runtime, dùng với NativeList.
Ứng dụng: Dùng trong các tình huống cần batch linh hoạt trong đa luồng Unity.
Ví dụ:

public struct MyBatchDeferredJob : IJobParallelForBatchDeferred
{
    public NativeList<float> data;

    public void Execute(int startIndex, int count)
    {
        for (int i = startIndex; i < startIndex + count; i++)
        {
            data[i] += 1;
        }
    }
}

5.3. `IJobParallelForComputeShader`

Mô tả: Interface thử nghiệm để schedule song song cho Compute Shader.
Cách hoạt động: Thực thi tác vụ liên quan đến GPU, chưa được tài liệu hóa đầy đủ.
Ứng dụng: Dùng trong dự án thử nghiệm kết hợp Unity Job System và shader.
Ví dụ:

public struct MyComputeJob : IJobParallelForComputeShader
{
    public void Execute(int index)
    {
        // Process logic related to Compute Shader
    }
}

5.4. `IJobParticleSystem`

Mô tả: Interface xử lý dữ liệu Particle System song song.
Cách hoạt động: Cung cấp ParticleSystemJobData để thay đổi thuộc tính hạt.
Ứng dụng: Dùng để tối ưu hiệu suất cho particle system lớn.
Ví dụ:

public struct MyParticleJob : IJobParticleSystem
{
    public void Execute(ParticleSystemJobData jobData)
    {
        var positions = jobData.positions;
        for (int i = 0; i < positions.Length; i++)
        {
            positions[i] += float3.up * 0.1f;
        }
    }
}

5.5. `IJobParticleSystemParallelFor`

Mô tả: Interface xử lý song song từng particle trong Particle System.
Cách hoạt động: Thực thi Execute cho từng particle với ParticleSystemJobData.
Ứng dụng: Dùng khi cần xử lý chi tiết từng particle trong Unity Job System.
Ví dụ:

public struct MyParticleParallelJob : IJobParticleSystemParallelFor
{
    public void Execute(ParticleSystemJobData jobData, int index)
    {
        jobData.positions[index] += float3.up * 0.1f;
    }
}

6. Hướng Dẫn Schedule Job Trong Unity Job System

Dưới đây là cách schedule một job đơn giản:

NativeArray<float> result = new NativeArray<float>(1, Allocator.TempJob);
MyJob job = new MyJob { a = 5, b = 10, result = result };
JobHandle handle = job.Schedule();
handle.Complete();
Debug.Log(result[0]); // Result: 15
result.Dispose();

Với Unity ECS, bạn thường dùng SystemBase:

public partial class MySystem : SystemBase
{
    protected override void OnUpdate()
    {
        var job = new MyEntityJob { DeltaTime = Time.DeltaTime };
        Dependency = job.ScheduleParallel(GetEntityQuery(typeof(Translation)), Dependency);
    }
}

7. Lưu Ý Khi Sử Dụng Unity Job System

Native Containers: Dùng NativeArray, NativeList từ Unity.Collections để đảm bảo an toàn đa luồng.
Burst Compiler: Kết hợp với Burst để tăng tốc độ, nhưng tránh managed object.
Phiên bản Unity: Một số interface như IJobEntity chỉ có từ Unity 2022+, trong khi IJobChunk dần bị thay thế.

8. Kết Luận: Tối Ưu Hiệu Suất Với Unity Job System

Unity Job System mang đến bộ interface đa dạng, từ cơ bản (IJob) đến chuyên sâu (IJobEntityBatchWithIndex). Dù bạn cần xử lý mảng, Transform, Particle System hay Unity ECS, luôn có một interface phù hợp. Kết hợp với Burst Compiler, bạn sẽ đạt được hiệu suất tối ưu cho dự án Unity của mình.

Bạn còn thắc mắc về Unity Job System hay muốn tìm hiểu sâu hơn? Hãy để lại bình luận để tôi hỗ trợ nhé!

Tổng hợp các Interface trong Unity Job System

1. Unity Job System Là Gì?

2. Các Interface Cơ Bản Trong Unity Job System

2.1. IJob

2.2. IJobParallelFor

2.3. IJobFor

3. Các Interface Chuyên Dụng Trong Job System

3.1. IJobParallelForTransform

3.2. IJobParallelForBatch

3.3. IJobParallelForDefer

3.4. IJobParallelForFilter

4. Interface Trong ECS Unity

4.1. IJobChunk (ECS phiên bản cũ)

4.2. IJobEntityBatch (ECS phiên bản mới)

4.3. IJobEntityBatchWithIndex

4.4. IJobEntity