案例设计基于时间的事件响应管理器

Posted 2023-04-04 野奔在山外的猫

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了案例设计基于时间的事件响应管理器相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

开发平台：Unity 2021
编程语言：CSharp
编程平台：Visual Studio 2022

一、前言

程序运行的特性是逐行关联即执行。在执行单行代码语句的效率上基于物理设备基础与底层架构逻辑。对一般程序员来看，只需要学会应用即可。但有时候，并不期望于其立即执行，甚至是不断的自我检测、等待若干时间、等待若干帧后执行。于是有了计时器的说法。本文重点记录计时器的构想与设计。

二、思考：计时器类型表现

类型	描述
顺序	从单位时间 0 开始计数或计次。每次值累加固定单位值。默认情况下，无上限值。即启用即不停止，直至应用程序结束。
逆序	从固定时间任意值开始计数或计次。每次值累减固定值。默认情况下，存在下限值 0。当应用程序强制关闭或到达下限值时，停止当前逻辑。

三、思考：目前能设想的计时器实现方式（从 Unity 角度构想）

3.1 实现一：Unity 生命周期 Update/FixedUpdate

public void Updaete() 		 while(timer <= 0)  	timer -= Time.deltaTime;  
public void FixedUpdate()    while(timer <= 0)    timer -= Time.FixedTime;

使用 Update 更新，在一定程度上解决计时所带来的问题。但在其他方面上，Update 中计算计时选项不是明举的实现方法，于是较于 Update 有了 FixedUpdate 的更新方案。因为计时器，记录的是事件发生的时间节点。一般的，对于个人开发者而言，时间的计算精确并不需要精确至毫秒。所以 FixedUpdate 在整体刷新上并不会较 Update 次数多且耗能大。也是不错的优化方案。但最终不是最佳。

3.2 实现二：IEnumerator 协程（常用）

协程是目前 Unity 开发者中最为常用的计时器实现方式。其特点用时则用，无用时无需调用（即与 Update 相比，不需要持续更新，或在 Update 中添加 bool 判断环节是否执行等特点），每次使用 yield return new WaitForSecond()\\WaitForEndOfFrame() 等来延迟执行。

public IEnumerator DoTimeCount()

	yield return new WaitForSeconds(1f);
	timer += 1f;
	TimerEvent?.Invoke(timer);
	StartCoroutine(DoTimeCount());

协程特点：基于主线程上，单开一分支独立运行。不影响原主分支执行。
依赖于 MonoBahaviour 实现 IEnumerator 操作（对非 MonoBehaviour 的类对象无法调用）

四、思考：基于 IEnumerator 的计时器类封装

4.1 解决依赖问题

IEnumerator 的启用基于 MonoBehaviour 基础上进行。非 MonoBehaviour 继承的子项无法使用 IEnumerator 进行协程操作。故其实现上应基于该对象上进行。但从以下两个角度进行思考，选择继承 MonoBahviour 的 Mono单例将更具备优势。

单例模式下，调用方法更加直观、快速。无需实例化对象。
计时器作为辅助功能，无需准备额外的 Prefab 对象用于加载时程序添加对象，或持续存在于场景内上。从调用与项目维护上，这是不可取的行为。但在 MonoBehaviour 环境下的单例模式，建立调用时，若场景无该对象，则程序创建该对象并完成引用的行为。减少了资产中需存储特定对象的 Prefab 并管理的麻烦性。

4.2 考虑计时器的基础属性

计时器作为统筹时间变化的重要，必要的参数包括如下：

参数	数据类型	说明
`StartTime`	decimal	计时器起始时间
`EndTime`	decimal	计时器终止时间
`LerpTime`	decimal	计时器插值时间（限制时间精度）
`IsPositiveTime`	bool	判断计时器为正序 or 逆序，
`OnTimeEvent`	Dictionary<decimal, Action>	记录时间戳事件

从精度角度考虑，float 的精确度存在较小的误差，但为了保证计时器在确切的时间。例如 0.1m，而非 0.1000002231f。使用十进制 decimal 数据类型作为标准，后续设计提供基础奠定。
从程序设计角度上考虑，参数变量过多的情况，并不建议使用复数的局部变量作为配置。相比较可参考事件的设计思想，将变量集中于类中以供调用实现。

4.3 考虑计时器的拓展设计

实际上，计时器并非仅用于计时，在应用层面上，涉及程序逻辑响应 + 时间显示。例如 0 -10s 的计时器，以单位1s作为过渡。在每个时间戳结点下，调用对应的方法与内容，以强化时间事件效果。具体如下：

加入第2s时，执行方法体 Debug.Log("Hello 2s, taking fire! Now!")
加入第2s时，执行方法体 Debug.Log("Hello 2s, Where are u from ?")
加入第4s时，执行方法体 Debug.Log("4s, R U Hungry?")
加入第9s时，执行方法体 Debug.Log("The Time will over soon")

那么 Action 将毫无疑问的成为程序开发的首选选项。为什么？每一秒时间响应的方法内容并不局限于一种方法的内容执行。例如 在第 2s 时，添加新的方法体内容以执行。从解耦度角度考虑，新添方法体 + 原方法体之间互不影响干涉，即两者之一的有无均不会影响第2s 时刻的时间事件执行。则委托、事件是最直接可用的方法。在时间事件的注册上也更便捷快捷。

五、程序设计

5.1 关于 GameTime 的说明

public class GameTime : MonoSington<GameTime>

	public static Coroutine DoCoroutine(TimeData data)
	
		return Instance.StartCoroutine(DoPositiveTime(data));
	

	private static IEnumerator DoPositiveTime(TimeData data)
	
		yield return new WaitForSeconds(data.LerpTime);
		// 更新当前时间值
		data.CurrentTime += data.LerpTime;
		data.TimeAction[data.CurrentTime]?.Invoke();
		
		if(data.CurrentTime <= data.EndTIime)
			
			// 迭代继续
			Instance.StartCoroutine(DoPositiveTime(data));
			yield break;
		
		
		Debug.Log($"[Time Coroutinue] The Time Event Is Finish");

从实现角度上：
- 使用 MonoSingleton 的 Mono 单例模式实现 Mono 环境下调用 Coroutinue 的前置条件（重要）。
- 选择静态方法。直接同通过 GameTime.DoCoroutine(new Time()); 快速启用协程，降低程序上调用的复杂性。
从方法命名角度上，
- 使用 Positive / Nagetive 以区分计时器的正反顺序。
更多可优化与补充内容：
- TimeData 中注册的 TimeAction 未提供便捷的初始化方法。
  可构建 public TimeAction(decimal startTime, decimal endTime, decimal lerpTime) 用于初始化 TimeData 类。
- 在使用习惯角度上，集成事件注册、注销、启用、禁用方法于 GameTime 类是最佳的选择。
  无需在 new 之后，引用新建对象中的事件注册进行。（记住多的API倒不如集合在一起，自己找）。
- 在判断时间事件属于顺序计时/逆序计时上可进行数据判断，执行对应的数据内容。
  扩展 DoCoroutine ，增加判断计时器应用类型方法。
- 考虑多类型的计时器可能同时运行，未区别其计时器具体属于何种应用的计时器，可添加 Name 属性用于 Debug 识别。

5.2 关于 TimeData 的说明

public class TimeData

	private decimal currentTime;
	
	public decimal CurrentTime  get  return currentTime; 
	public decimal StartTime    get; set; 
	public decimal EndTime      get; set; 
	public decimal LerpTime     get; set; 

	public Dictionary<decimal, Action> TimeAction  get; set; 
	
	public TimeData(decimal startTime, decimal endTime, decimal lerpTime)
	
		this.currenTime = startTime;
		this.StartTime = startTime;
        this.EndTime = endTime;
        this.LerpTime = lerpTime;
        this.OnTimeEvent = new Dictionary<decimal, Action>();

TimeData：配置事件计时器相关属性与事件的配置文件。
一般情况下，一个时间触发计时器需要开始时间、结束时间、时间插值。随着需求变化，增加展示当前数据、区别计时器类型等内容。（视实际情况而定）或许 Action 也会因为实际需求改用 Actoin<int> 或其他也说不定。

六、后记

关于时间管理的事件管理器是作者在 BILIBILI 上偶然看见同开发者自己开发作品时萌发的设想。虽然他的视频内容我并没有太多关于他讲解时的记忆。但基于时间驱动事件这一需求设计，深深的给我留下了印象。以思考 —— 如果是我，我会怎么去实现这个需求？这篇文章也并非完整的内容。仅提供实现方式的思路参考。后续仍不定期更新完善内容。