Asset Hot Reload

如果在运行时遇到了 Assets 发生变化,如何在不重启程序的情况下重载 Assets ? —— 常说的对资产的热重载就是为了解决这样一件事情 (什么 Code Hot Reload 那些更复杂的东西未来可期)

流程简述

显然,首先要先检测到 Asset 的变化. 接着重新 Load 之, 做一个 Runtime Assets 的替换,最后使用就好. 以上!

如果不考虑其他任何事情,确乎就是这么简单的链条 —— Detect -> Reload -> Replace 即可

这边提供一个非常小的 Playground

namespace fs = std::filesystem;

int main()
{
    const fs::path path = "asset.txt";

    // Runtime Asset
    std::string asset;

    // 读取磁盘 Source Asset
    auto reload = [&]
    {
        std::ifstream file(path);

        std::getline(file, asset);

        std::cout << "asset = " << asset << '\n';
    };

    // 第一次加载
    reload();

    auto lastWriteTime = fs::last_write_time(path);

    while (true)
    {
        auto currentWriteTime =
            fs::last_write_time(path);

        // Detect
        if (currentWriteTime != lastWriteTime)
        {
            lastWriteTime = currentWriteTime;

            // Reload + Replace
            reload();
        }

        std::this_thread::sleep_for(
            std::chrono::milliseconds(500));
    }
}

非常的简单,利用修改时间来进行 Check 资产是否被修改

不过也是很显然的,会出现很多问题,于是 Asset System 变得愈发庞大(

Reload Failed

在检测到 Asset 修改之后进行 Reload 的时候, 遇到新的 Asset Reload 失败 —— 如果我们的策略是先杀死旧的资产再载入新的资产,那么恭喜,Runtime 的时候就什么都没有了,旧的被杀,新的没来

所以一般来说,不会先删旧资产,而是先加载进来,再做一次 Validate, 如果 Validate 成功的话再替换,否则报个错之类的然后先保留旧数据

Stable Identity

假设一个 Texture 是 Texture* data, 然后这个地址被多个系统同时持有(比如 Renderer Scene Material 等), 那么当我们只是简单的执行 delete data 然后再 data = new ... 的话,显然旧的系统中持有的就是垂悬指针, 所以我们需要引入一个稳定的身份标识 ——

此时很久之前说的 Handle 就非常合适, 我们在对于旧的资产数据进行重载的时候,只要 Handle 不变,就可以让所有持有这个 Handle 的系统所持有的数据进行一个“原地替换”

资产依赖问题

实际上资产之间会有比较复杂的依赖关系,比如我们修改了 Vertex Shader, 在重载的时候不仅要重新编译自己这个文件, 还可能涉及 Material 的变化, Pipeline 的重建等.

也就是说,一次 Asset 的变化,可能会引起某些资产管线的重建,此时比较常见的做法是建立一个依赖图,然后对于一个 Dirty 数据,沿着依赖图进行传播 Dirty 标记(图的遍历),最后在所有标记 Dirty 的部分进行重建

用 Dirty 来进行标记之后,可以直接 Rebuild, 不过也有个比较常见的做法,就是 Lazy Rebuild —— 比如修改了一个 Shader 但是有 1m 个 Pipeline 需要重建,那每次修改也太贵了,于是就可以仅仅标记 Dirty 之后在使用到的时候进行一个 Check 然后重建即可,不赖.

不过还是严谨的说下,资产哪怕有依赖也不一定就是要求重建,这边借用一下 Bevy 的说明

• normal dependencies: dependencies that must be loaded as part of this asset load (ex: assets a given asset has handles to).
• Loader dependencies: dependencies whose actual asset values are used during the load process

源码的话可以查看他们loader的写法

意思上说就是要“区别对待”, 有依赖关系也可能不会触发重建

(最后提供一下在自己那个 ChikaEngine 的做法 —— 触发了Hot Reload? 直接全部重建!! 简单粗暴)