Bootstrap (引导启动模块)

1. 概述

Bootstrap 是游戏引擎的装配层，负责初始化基础设施、创建 Context 并填充能力、最终创建 Game 实例。

职责定位	说明
做什么	初始化基础设施、创建 Context、组装依赖、将 GameContext 注入 Game
不做什么	不持有消息循环、不管理运行时生命周期、不进入主循环

设计哲学：Bootstrap 是"工厂 + 装配工"，负责将散落的子系统组装成 Context，然后创建 Game 并注入 Context，最后移交控制权。

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2. 核心职责

2.1 初始化基础设施

顺序	子系统	说明
1	ConfigManager	读取配置文件，解析参数
2	Logging	根据配置初始化日志输出
3	Window	创建操作系统窗口
4	D3D12 Device Context	初始化 DirectX 12 设备和交换链

2.2 创建并填充 Context

Bootstrap 创建 GameContext 并填充具体能力：

GameContext* Bootstrap::CreateContext() {
    auto ctx = new GameContext();

    // 基础子系统
    ctx->Config   = new JsonConfigManager("config.json");
    ctx->Logging  = new FileLogging(ctx->Config);
    ctx->Window   = new DX12Window(ctx->Config);

    // 渲染和其他子系统
    ctx->Renderer = new DX12Renderer(ctx->Window);

    return ctx;
}

2.3 异常捕获

• InitializeModules 内部使用 try-catch 块包裹初始化流程。
• 处理启动阶段的致命错误（如窗口创建失败、D3D12 初始化失败）。
• 提供友好的错误信息（通过 Logger 或 EarlyLog 兜底）。
• 失败时自动调用 Shutdown() 清理已初始化的资源

2.4 创建 Game 并移交控制权

// Bootstrap 的职责到此为止
Bootstrap bootstrap;
bootstrap.Run(); // 初始化基础设施

GameContext* ctx = bootstrap.CreateContext();  // 创建并填充 Context
Game game(ctx);                                // 将 Context 注入 Game
return game.Run();                             // 移交控制权给 Game

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3. 架构图表

3.1 模块职责边界（包含 Context）

3.2 启动时序图

3.3 依赖层级

3.4 能力注入模式（通过 Context）

// 1. Context 持有具体子系统的指针/引用
class GameContext {
public:
    ConfigManager*          Config          = nullptr;
    Logger*                 Logging         = nullptr;
    Window*                 Window          = nullptr;
    GameTimer*              MainTimer       = nullptr;
    D3D12DeviceContext*     DeviceContext   = nullptr;
};

// 2. Game 只依赖 Context
class Game {
private:
    GameContext* m_Context;  // 单一的注入点

public:
    Game(GameContext* ctx) : m_Context(ctx) {}
    void Render() { 
        // 通过 Context 访问渲染设备
        auto* device = m_Context->DeviceContext;
        // ...
    }
};

// 3. Bootstrap 负责制造具体能力并填充 Context
class Bootstrap {
public:
    void Run() {
        InitializeModules(); // Config, Logging, Window, D3D12
    }

    GameContext* CreateContext() {
        m_context = std::make_unique<GameContext>();
        m_context->Config       = &ConfigManager::GetInstance();
        m_context->Logging      = Logger::GetInstance();
        m_context->Window       = m_window.get();
        m_context->MainTimer    = m_mainTimer.get();
        m_context->DeviceContext = m_deviceContext.get();
        return m_context.get();
    }
};

4. 职责边界总结

组件	Bootstrap	Context	Game	wWinMain
创建 ConfigManager	✅	❌	❌	❌
创建 Logging	✅	❌	❌	❌
创建 Window	✅	❌	❌	❌
创建 D3D12 Device	✅	❌	❌	❌
创建 GameTimer	✅	❌	❌	❌
创建 GameContext	✅	❌	❌	❌
填充 Context 能力	✅	❌	❌	❌
持有能力指针	❌ (持有 unique_ptr)	✅(持有裸指针)	❌	❌
创建 Game 实例	❌ (由外部调用)	❌	❌	✅
持有消息循环	❌	❌	✅	❌
管理生命周期	❌	❌	✅	❌
调用 Game.Run()	❌	❌	❌	✅

注意：Bootstrap 内部通过 std::unique_ptr 管理子系统的生命周期，而 GameContext 中存储的是裸指针（非拥有权），确保生命周期由 Bootstrap 控制，避免双重释放。

5. 设计原则

原则	说明
配置驱动	根据配置文件决定初始化哪些模块
按需初始化	只初始化配置中启用的模块
快速失败	配置无效或初始化失败时立即终止
Context 填充	通过 Context 统一注入能力，而非单独注入
单一职责	Bootstrap 只做装配，不做运行
所有权分离	Bootstrap 拥有子系统对象（unique_ptr），Context 仅引用（裸指针）

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6. 未来扩展

随着引擎发展，Bootstrap 将逐步初始化更多子系统：

顺序	子系统	Context 字段	说明
5	Memory Allocator	MemoryAllocator*	内存管理器
6	File System	FileSystem*	文件系统
7	Render Backend	Renderer*	渲染后端 (DX12/Vulkan)
8	Audio System	AudioSystem*	音频系统
9	Input System	InputSystem*	输入系统
10	Physics System	PhysicsSystem*	物理系统

所有新增子系统都遵循相同的模式：Bootstrap 创建 → 填充到 Context → Game 通过 Context 使用。