Merge branch 'perf-hotpaths' into main

Hot-path performance: removed per-frame allocations and string genome lookups (Kleiber via precomputed RefBodySize, single Skills fetch, senescence scale inside CapacityCalc, alloc-free SkillSeed), and a plant spatial grid that replaces the dominant per-decision scan of all plants with a local cell query. Co-Authored-By: Claude Opus 4.8 <noreply@anthropic.com>
2026-06-14 22:46:00 +03:00
parent 3dfa8c658f 15cad39240
commit 347fac2c1b
6 changed files with 166 additions and 72 deletions
@@ -41,6 +41,10 @@ public sealed class AnimalSet

        /// <summary>Набор генов вида: базовые значения для генерации особи.</summary>
        public required GenomeTemplate Template { get; init; }
+
+        /// <summary>Эталонный размер тела вида (база GeneMaxBodySize) — предпосчитан для горячих путей
+        /// (масса/метаболизм Клайбера каждый кадр), чтобы не делать строковый словарный лукап в цикле.</summary>
+        public required float RefBodySize { get; init; }
    }

    // Встроенный набор стадий по умолчанию (если вид не задал свой): как было до выноса в данные.
@@ -121,6 +125,10 @@ public sealed class AnimalSet
                Stages = def.Stages.Length > 0 ? def.Stages : DefaultStages,
                Body = content.Defs.TryGet<BodyDef>(def.Body, out var body) ? body : null,
                Template = BuildTemplate(def.Genome, genes),
+                RefBodySize =
+                    def.Genome.TryGetValue("GeneMaxBodySize", out var refSize) && refSize > 0f
+                        ? refSize
+                        : 1f,
            };
            _index[def] = i;
        }
@@ -90,7 +90,7 @@ public static class AnimalFactory
    private static int SkillSeed(Genome genome)
    {
        var acc = 0;
-        foreach (var (_, allele) in genome.ToDictionary())
+        foreach (var (_, allele) in genome.Alleles) // IReadOnlyDictionary без копии — без аллокации
        {
            acc += (int)(allele.A * 7919f) + (int)(allele.B * 104729f);
        }
@@ -216,7 +216,8 @@ public sealed class HealthState

        Pain = Math.Clamp(pain, 0f, 1f);

-        var caps = CapacityCalc.Compute(Parts, BloodLevel, Pain);
+        // Множитель старения применяется внутри Compute (без второго прохода/аллокации списка ключей).
+        var caps = CapacityCalc.Compute(Parts, BloodLevel, Pain, capacityScale);
        foreach (var h in _hediffs)
        {
            if (h.Def.CapMods.Count == 0)
@@ -231,15 +232,6 @@ public sealed class HealthState
            }
        }

-        if (capacityScale < 1f)
-        {
-            var scale = Math.Clamp(capacityScale, 0f, 1f);
-            foreach (var capacity in new List<string>(caps.Keys))
-            {
-                caps[capacity] *= scale;
-            }
-        }
-
        Capacities = caps;
    }

@@ -155,15 +155,18 @@ public sealed class AnimalNeedsSystem(
                }

                // Обмен веществ = ген × цена устойчивости к яду (C2) × множитель Клайбера по массе тела:
-                // расход ∝ масса^0.75, нормирован на эталон вида → молодняк экономнее, крупные особи
-                // прожорливее (масса растёт с размером/возрастом). Множитель к расходу убывающих нужд.
+                // расход ∝ масса^0.75 = (линейный размер/эталон)^2.25 (масса ∝ размер³), нормирован на
+                // эталон вида → молодняк экономнее, крупные прожорливее. Эталон предпосчитан (без словаря).
                var sp = animals[o[i].Species];
                var stageScale = sp.Stages[Math.Clamp(g[i].Stage, 0, sp.Stages.Length - 1)].Scale;
-                var mass = Mass.OfAnimal(sp.Def, o[i].Traits, stageScale);
+                var sizeRatio = MathF.Max(
+                    0.01f,
+                    o[i].Traits.BodySize * stageScale / sp.RefBodySize
+                );
                var metabolism =
                    MathF.Max(0.1f, o[i].Traits.Metabolism)
                    * (1f + ToleranceMetabolicCost * Math.Clamp(o[i].Traits.ToxinTolerance, 0f, 1f))
-                    * Mass.KleiberFactor(mass, sp.Def.BaseMassKg);
+                    * MathF.Pow(sizeRatio, 2.25f);
                var lethalEmpty = false;
                for (var k = 0; k < needs.Count; k++)
                {
@@ -261,6 +264,12 @@ public sealed class AnimalDecisionSystem : BaseSystem
    private readonly ArchetypeQuery<Transform2D, PlantGrowth, PlantOrganism> _plants;
    private readonly ArchetypeQuery<Transform2D, Corpse> _corpses;

+    // Пространственный индекс растений (перестраивается раз в кадр) + переиспользуемый буфер запроса —
+    // поиск корма берёт только ближние растения вместо прохода по всем (O(растений) на каждое решение).
+    private const int PlantGridCells = 10; // размер ячейки сетки в клетках мира (~радиус восприятия)
+    private readonly PlantGrid _plantGrid;
+    private readonly List<PlantGrid.Entry> _plantBuf = [];
+
    public AnimalDecisionSystem(
        EntityStore store,
        GameClock clock,
@@ -278,6 +287,7 @@ public sealed class AnimalDecisionSystem : BaseSystem
        _cellSize = cellSize;
        _shore = shore;
        _rng = new Random(seed);
+        _plantGrid = new PlantGrid(cellSize * PlantGridCells);
        _animals = store.Query<
            AnimalNeeds,
            AnimalBrain,
@@ -320,6 +330,7 @@ public sealed class AnimalDecisionSystem : BaseSystem
    protected override void OnUpdateGroup()
    {
        var delta = _clock.DeltaTime;
+        RebuildPlantGrid();
        foreach (
            var (needsChunk, brains, organisms, growths, transforms, entities) in _animals.Chunks
        )
@@ -717,25 +728,42 @@ public sealed class AnimalDecisionSystem : BaseSystem
            ? TryFindBestPlant(from, radius, toxinTolerance, out plantId, out position)
            : TryFindPlant(from, radius, out plantId, out position);

-    // Рефлекс: ближайшее растение в радиусе (ничья — меньший id, детерминизм).
+    // Перестраивает пространственный индекс растений из их текущих позиций (раз в кадр, линейно).
+    private void RebuildPlantGrid()
+    {
+        _plantGrid.Clear();
+        foreach (var (transforms, _, organisms, entities) in _plants.Chunks)
+        {
+            var t = transforms.Span;
+            var o = organisms.Span;
+            for (var i = 0; i < t.Length; i++)
+            {
+                ref readonly var tr = ref o[i].Traits;
+                _plantGrid.Add(
+                    entities.EntityAt(i).Id,
+                    t[i].Position,
+                    tr.Toxicity,
+                    tr.Palatability
+                );
+            }
+        }
+    }
+
+    // Рефлекс: ближайшее растение в радиусе (ничья — меньший id, детерминизм). Кандидаты — из сетки.
    private bool TryFindPlant(Vector2 from, float radius, out int plantId, out Vector2 position)
    {
        var bestSq = radius * radius;
        plantId = -1;
        position = default;
-        foreach (var (transforms, _, _, entities) in _plants.Chunks)
+        _plantGrid.Collect(from, radius, _plantBuf);
+        foreach (var e in _plantBuf)
        {
-            var t = transforms.Span;
-            for (var i = 0; i < t.Length; i++)
+            var sq = Vector2.DistanceSquared(from, e.Pos);
+            if (sq < bestSq || (sq == bestSq && e.Id < plantId))
            {
-                var sq = Vector2.DistanceSquared(from, t[i].Position);
-                var id = entities.EntityAt(i).Id;
-                if (sq < bestSq || (sq == bestSq && id < plantId))
-                {
-                    bestSq = sq;
-                    plantId = id;
-                    position = t[i].Position;
-                }
+                bestSq = sq;
+                plantId = e.Id;
+                position = e.Pos;
            }
        }

@@ -759,31 +787,25 @@ public sealed class AnimalDecisionSystem : BaseSystem
        var bestScore = float.NegativeInfinity;
        plantId = -1;
        position = default;
-        foreach (var (transforms, _, organisms, entities) in _plants.Chunks)
+        _plantGrid.Collect(from, radius, _plantBuf);
+        foreach (var e in _plantBuf)
        {
-            var t = transforms.Span;
-            var o = organisms.Span;
-            for (var i = 0; i < t.Length; i++)
+            var sq = Vector2.DistanceSquared(from, e.Pos);
+            if (sq > radiusSq)
            {
-                var sq = Vector2.DistanceSquared(from, t[i].Position);
-                if (sq > radiusSq)
-                {
-                    continue;
-                }
+                continue;
+            }

-                ref readonly var tr = ref o[i].Traits;
-                var perceivedToxin = tr.Toxicity * (1f - tol);
-                var score =
-                    tr.Palatability
-                    - ToxinAvoidWeight * perceivedToxin
-                    - ForageDistanceWeight * (radius > 0f ? MathF.Sqrt(sq) / radius : 0f);
-                var id = entities.EntityAt(i).Id;
-                if (score > bestScore || (score == bestScore && id < plantId))
-                {
-                    bestScore = score;
-                    plantId = id;
-                    position = t[i].Position;
-                }
+            var perceivedToxin = e.Toxicity * (1f - tol);
+            var score =
+                e.Palatability
+                - ToxinAvoidWeight * perceivedToxin
+                - ForageDistanceWeight * (radius > 0f ? MathF.Sqrt(sq) / radius : 0f);
+            if (score > bestScore || (score == bestScore && e.Id < plantId))
+            {
+                bestScore = score;
+                plantId = e.Id;
+                position = e.Pos;
            }
        }

@@ -985,6 +1007,7 @@ public sealed class AnimalActionSystem : BaseSystem
                var eating = hh[i].State.Capacity(AnimalCapacities.Eating);
                var foodEff = eating * hh[i].State.Capacity(AnimalCapacities.Digestion);
                var self = entities.EntityAt(i);
+                self.TryGetComponent<Skills>(out var skills); // один лукап на особь (эффекты + XP)
                // Ноша замедляет (задел под перенос): перегруз сверх грузоподъёмности роняет скорость.
                if (self.TryGetComponent<Carrier>(out var carrier) && carrier.CarriedKg > 0f)
                {
@@ -1009,7 +1032,7 @@ public sealed class AnimalActionSystem : BaseSystem
                        if (MoveTo(ref pos, brain.Target, speed * seconds))
                        {
                            // Навык добычи корма: опытный форажир извлекает больше сытости; растёт от практики.
-                            var forageF = SkillFactor(_forageSkill, self);
+                            var forageF = SkillFactor(_forageSkill, skills);
                            Refill(values, AnimalActions.Eat, days, foodEff * forageF);
                            Graze(
                                brain.TargetPlant,
@@ -1025,7 +1048,7 @@ public sealed class AnimalActionSystem : BaseSystem
                            );
                            // Эндозоохория: шанс проглотить семя зрелого растения (высадит позже).
                            TryIngestSeed(brain.TargetPlant, self);
-                            GrantXp(_forageSkill, self, days);
+                            GrantXp(_forageSkill, skills, days);
                        }

                        break;
@@ -1079,9 +1102,9 @@ public sealed class AnimalActionSystem : BaseSystem
                            speed * seconds,
                            days,
                            foodEff,
-                            SkillFactor(_huntSkill, self)
+                            SkillFactor(_huntSkill, skills)
                        );
-                        GrantXp(_huntSkill, self, days);
+                        GrantXp(_huntSkill, skills, days);
                        break;

                    case AnimalActions.Flee:
@@ -1089,9 +1112,9 @@ public sealed class AnimalActionSystem : BaseSystem
                        MoveTo(
                            ref pos,
                            brain.Target,
-                            speed * FleeSpeedMult * SkillFactor(_evadeSkill, self) * seconds
+                            speed * FleeSpeedMult * SkillFactor(_evadeSkill, skills) * seconds
                        );
-                        GrantXp(_evadeSkill, self, days);
+                        GrantXp(_evadeSkill, skills, days);
                        break;

                    default: // Wander
@@ -1278,14 +1301,9 @@ public sealed class AnimalActionSystem : BaseSystem
    }

    // Бонус-множитель от уровня навыка: 0.7 (новичок) … 1.3 (мастер). Навык не определён модом → 1 (без эффекта).
-    private float SkillFactor(int idx, Entity self)
+    private static float SkillFactor(int idx, in Skills s)
    {
-        if (
-            idx < 0
-            || !self.TryGetComponent<Skills>(out var s)
-            || s.Levels is null
-            || idx >= s.Levels.Length
-        )
+        if (idx < 0 || s.Levels is null || idx >= s.Levels.Length)
        {
            return 1f;
        }
@@ -1294,14 +1312,9 @@ public sealed class AnimalActionSystem : BaseSystem
    }

    // Начисляет опыт навыку от практики: рост ∝ скорость обучения × страсть × (1−уровень) (убывающая отдача).
-    private void GrantXp(int idx, Entity self, float days)
+    private void GrantXp(int idx, in Skills s, float days)
    {
-        if (
-            idx < 0
-            || !self.TryGetComponent<Skills>(out var s)
-            || s.Levels is null
-            || idx >= s.Levels.Length
-        )
+        if (idx < 0 || s.Levels is null || idx >= s.Levels.Length)
        {
            return;
        }
@@ -40,8 +40,14 @@ public static class AnimalCapacities
 /// </summary>
 public static class CapacityCalc
 {
-    /// <summary>Считает карту способностей из инстансов частей, уровня крови (0..1) и боли (0..1).</summary>
-    public static Dictionary<string, float> Compute(PartInstance[] parts, float blood, float pain)
+    /// <summary>Считает карту способностей из инстансов частей, уровня крови (0..1) и боли (0..1);
+    /// <paramref name="capacityScale"/> — общий множитель (старение), применяется к итогу без лишних аллокаций.</summary>
+    public static Dictionary<string, float> Compute(
+        PartInstance[] parts,
+        float blood,
+        float pain,
+        float capacityScale = 1f
+    )
    {
        // Сырой вклад каждой способности (Σ доля·HP) и НАБОР объявленных телом способностей: вид имеет
        // только те, к которым его части вообще причастны (у оленя нет манипуляции). Объявленность —
@@ -100,10 +106,12 @@ public static class CapacityCalc

        // В результат — только объявленные телом способности: известные по формуле зависимостей, прочие
        // (модовые) — сырым вкладом. Так у вида видны ровно его способности, а не весь каталог.
+        var scale = Clamp01(capacityScale);
        var result = new Dictionary<string, float>(System.StringComparer.Ordinal);
        foreach (var capacity in declared)
        {
-            result[capacity] = computed.TryGetValue(capacity, out var v) ? v : Raw(capacity);
+            var value = computed.TryGetValue(capacity, out var v) ? v : Raw(capacity);
+            result[capacity] = scale < 1f ? value * scale : value;
        }

        return result;
@@ -0,0 +1,73 @@
+using System.Collections.Generic;
+using Microsoft.Xna.Framework;
+
+namespace LittleSim.Sim;
+
+/// <summary>
+/// Пространственный индекс растений (равномерная сетка ячеек) для радиус-запросов поиска корма: вместо
+/// прохода по ВСЕМ растениям на каждое решение травоядного (O(растений) на особь) — только растения в
+/// ближних ячейках. Перестраивается раз в кадр из позиций растений (O(растений) линейно). В ячейке лежит
+/// то, что нужно поиску — позиция, id, токсичность и вкусность — без дорефетча компонентов. Списки ячеек
+/// переиспользуются (пул), чтобы перестройка не аллоцировала. Порядок обхода детерминирован (вложенные
+/// циклы по ячейкам + порядок вставки), а выбор всё равно ломает ничьи по меньшему id — детерминизм цел.
+/// </summary>
+public sealed class PlantGrid
+{
+    /// <summary>Запись растения в ячейке: id, позиция и признаки, нужные поиску корма.</summary>
+    public readonly record struct Entry(int Id, Vector2 Pos, float Toxicity, float Palatability);
+
+    private readonly float _cell;
+    private readonly Dictionary<(int, int), List<Entry>> _cells = new();
+    private readonly Stack<List<Entry>> _pool = new();
+
+    public PlantGrid(float cellSize) => _cell = cellSize > 0f ? cellSize : 1f;
+
+    /// <summary>Очищает сетку (списки ячеек возвращаются в пул для переиспользования).</summary>
+    public void Clear()
+    {
+        foreach (var list in _cells.Values)
+        {
+            list.Clear();
+            _pool.Push(list);
+        }
+
+        _cells.Clear();
+    }
+
+    /// <summary>Добавляет растение в его ячейку.</summary>
+    public void Add(int id, Vector2 pos, float toxicity, float palatability)
+    {
+        var key = CellOf(pos);
+        if (!_cells.TryGetValue(key, out var list))
+        {
+            list = _pool.Count > 0 ? _pool.Pop() : new List<Entry>();
+            _cells[key] = list;
+        }
+
+        list.Add(new Entry(id, pos, toxicity, palatability));
+    }
+
+    /// <summary>Собирает в <paramref name="results"/> растения из ячеек, перекрывающих радиус (точную
+    /// дистанцию проверяет вызывающий). Буфер переиспользуется — без аллокаций на запрос.</summary>
+    public void Collect(Vector2 center, float radius, List<Entry> results)
+    {
+        results.Clear();
+        var minX = (int)MathF.Floor((center.X - radius) / _cell);
+        var maxX = (int)MathF.Floor((center.X + radius) / _cell);
+        var minY = (int)MathF.Floor((center.Y - radius) / _cell);
+        var maxY = (int)MathF.Floor((center.Y + radius) / _cell);
+        for (var cx = minX; cx <= maxX; cx++)
+        {
+            for (var cy = minY; cy <= maxY; cy++)
+            {
+                if (_cells.TryGetValue((cx, cy), out var list))
+                {
+                    results.AddRange(list);
+                }
+            }
+        }
+    }
+
+    private (int, int) CellOf(Vector2 p) =>
+        ((int)MathF.Floor(p.X / _cell), (int)MathF.Floor(p.Y / _cell));
+}