游戲引擎分層架構（自上而下）

工具層（Tool Layer）
在一個現代游戲引擎中，我們最先看到的可能不是復雜的代碼，而是各種各樣的編輯器，利用這些編輯器，我們可以制作設計關卡、角色、動畫等游戲內容，這一系列編輯器就構成了引擎最上面的一層——工具層。

功能層（Function Layer）

• 將一個三維虛擬世界轉換為一幀一幀的二維圖像的過程，我們需要用到渲染系統（Rendering）；
• 讓一個個靜止的模型運動起來，做出惟妙惟肖的動作，形成連續的畫面，我們需要用到動畫系統（Animation）；
• 物理的碰撞，各種力的作用，讓物體的運動更貼近真實世界，我們需要用到物理系統（Physics）；
• 每一個游戲世界都有著自己的規則，還要有NPC來豐富游戲可玩性，這就需要用到腳本（Script）、狀態機（FSM）和AI；

任何一個游戲的操作都離不開人機交互，這其中又涉及一系列功能。以上的種種功能組合在一起便構成了游戲引擎的功能層。

資源層（Resource Layer）
游戲中有的不只是一行行的源代碼，還有各種格式的多媒體文件，如PhotoShop的PSD文件、3DSMAX的MAX文件，加載管理這一系列的圖形、圖像、音頻、視頻文件以及其他數據，就是資源層的任務了。資源層位于功能層之下，不斷為功能層提供數據，這就好像上面是一個畫家在畫畫，而資源層在下面不斷為其提供顏料。

核心層（Core Layer）
游戲引擎中最核心，最重要的一層就是核心層。核心層負責響應上面層次頻繁的調用，提供各種基礎功能，如內存管理、容器的分配、數據的運算、多線程的創建等等。

平臺層（Platform Layer）
平臺層是最容易被忽略的一層，一款游戲或者引擎可能被發布在不同的平臺上，會有不同的圖形接口；并且不同的用戶可能使用不同的硬件設備，如鍵鼠和手柄。適應不同的平臺，就是平臺層的任務。
第三方庫（Third Party Libraries）
中間件和第三方庫通過SDK（Software Development Kit）的形式或文件格式進行轉化。

為什么要分層架構？

為了使游戲引擎解耦并降低復雜度，每一層都將獨立完成自己的任務，底層為上層提供基礎服務，上層調用底層的工具。這樣的分層架構使得上層靈活，底層穩定，更有利于功能的更新和開發。

資源層

Photohop中的PSD文件、3DSMAX中的MAX文件等一般包含工具自帶信息，大量與引擎無關的數據，數據格式比較復雜， 直接使用會很大程度上降低效率。為了提高調度資源的效率，需要引擎在導入時將不同資源都轉換為資產（assets）文件。例如引擎中使用貼圖文件時，我們可能導入JPG、PNG格式的文件，但這兩種文件的壓縮算法對于GPU來說并不高效，直接在GPU中使用會浪費性能，所以其通常被轉換成dds格式再存入顯存中。

對于任意一個游戲人物，例如上圖的小機器人，可能需要綁定對應的材質、貼圖、網格、動畫等資源，定義一個Composite asset文件關聯這些資源，比如XML文件，并使用GUID（全局唯一標識符）進行標識管理。

實際運行時，游戲還需要用到資產管理器（Runtime Asset Manager），其根據資產的生命周期（Asset Life Cycle）對資產進行管理操作，資產的實時加載卸載、資源的分配、垃圾回收（GC）、延時加載等都包括在其中。

功能層

功能層的使用，使得每過一個tick時間，游戲中的虛擬世界就會前進一步。一個tick時間內，分別執行tickLogic()和tickRender()函數，其中邏輯方面的tickLogic()一般先執行，主要用于模擬游戲世界，包括輸入輸出的處理、相機視角位置的變換、碰撞的檢測等操作；用于繪制世界的tickRender()則依據tickLogic()計算出的各資產的位置情況進行渲染繪制。

功能層非常的復雜龐大，特別是涉及到網絡編程時，所以通常需要借助多線程計算。當前主流的多線程是將可以并行計算的任務拆分開來，分別放到多個線程運算，但若有不適用于并行計算的任務，其缺陷便顯露出了。在未來，引擎會將每個任務劃分為極小的可執行單元，將這一個個原子般的任務分配到多個線程中執行，更加高效的利用資源。

核心層

核心層為上層的所有邏輯提供一個基礎，它提供數學庫（如矩陣運算）、數據結構和容器（如二叉樹）、內存管理等工具。因為引擎的一切都是以效率為核心的，所以在進行數學運算時，可以使用近似運算或者SIMD（單指令多數據流，以同步方式，在同一時間內執行同一條指令）提高運算效率；至于數據結構和容器，編程語言中自帶的數據結構可能會出現一些問題，比如C++中的Vector在添加對象時開辟的儲存空間會成倍增長，在添加大量對象后，使用的儲存空間我們將無法得知，可能會產生內存空洞，而引擎中的數據結構更加方便內存的管理，提高訪問效率；引擎的內存管理和操作系統很相似，核心原理可以概括為：盡可能把數據儲存在一起，訪問時按順序訪問，處理時批量處理

平臺層

平臺層使得游戲能夠兼容如Xbox、Mac、Windows等不同平臺，手柄、鍵鼠等不同設備。平臺層通過使用Render Hardware Interface（RHI）來去除不同Graphics API（如DirectX11、DirectX12、OpenGL）之間的差異，使上層無需關心使用不同API可能會帶來的問題。

工具層

工具層一般以編輯器的形式（藍圖編輯器、材質編輯器等）呈現，可以使用不同編程語言開發（C++、C#、Html5等），以開發效率優先，它需要使不同使用者能夠創造游戲內容。因為很多游戲的數字資產是在不同DCC（Blender、MAYA等）中創建的，所以工具層一般包含導入、導出工具用于導入、導出游戲資源。