Unity3D日常开发Unity3D中协程的使用

Posted 恬静的小魔龙

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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Unity3D日常开发Unity3D中协程的使用相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

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大家好,我是佛系工程师☆恬静的小魔龙☆,不定时更新Unity开发技巧,觉得有用记得一键三连哦。

一、前言

最近有小伙伴问协程怎么用、怎么写,我也是会用会写,但是原理不是很明白。

学习了一下,总结出来分享给看到这篇文章的人。

如果觉得本篇文章有用别忘了点个关注,关注不迷路,持续分享更多Unity干货文章。

二、正文

2-1、协程是什么

协程就相当于C#的线程。

Unity3D是支持多线程的,只是线程不能访问主线程中的对象,虽然说线程不能访问主线程中的对象,但是可以将一些复杂的算法计算、网络连接等逻辑抛给一个线程去处理,将处理的数据放到公共的内存模块中。

Unity3D主线程就可以使用了。

那么协程是什么呢,协程就是Unity针对上面的问题提出的解决方案,协程又叫做协同程序,使用的场景主要有资源、场景的异步加载,但是可以访问主线程中的对象。

协程的本质是迭代器,能够暂停协程执行,暂停后立即返回主函数,执行主函数剩余的部分,直到中断执行完成后,从中断指令的下一行继续执行协程剩余的函数,函数全部执行完成,协程结束。由于中断执行的出现,可以将一个函数分割成多个帧中去执行。

画了一个图来说明:

看起来没有什么难的,接下来就来解析一下执行顺序以及协程原理。

2-2、协程原理

执行顺序:

协程中的所有初始代码,从协程开始到中断执行的位置,可以中断,协程代码中的其他部分,也就是中断执行后面的代码将出现在Unity主循环DelayeCallManager中。

协程由 C# 编译器自动生成的类实例提供支持。

此对象用于跟踪单个方法的多次调用之间的协程状态。

因为协程中的局部作用域变量必须在 yield 调用中保持一致,所以这些局部作用域变量将被保存到上一级的生成的它们的类中,从而保证在协程的存活期内保留在堆上的地址分配。

该对象还会跟踪协程的内部状态:它会记住协程暂停后必须从代码中的哪一点恢复。

因此,启动协程引起的内存压力等于固定开销成本加上其局部变量的消耗。

启动协程的代码将构造并调用此对象,然后 Unity 的DelayedCallManager在每当满足协程的暂停条件时再次调用此对象。

由于协程通常在其他协程之外启动,因此它们的执行成本将分担到上述两个位置,这两个位置又叫做协程函数和协程调度器。

执行原理:

协程函数将执行成本分给了协程函数协程调度器协程函数使用的是C#的迭代器,协程调度器则使用了MonoBehaviour中的生命周期函数来实现。

协程函数实现了分步,协程调度器实现了分时。

再来了解一下迭代器:

迭代器中有一个MoveNext函数,协程函数实现了迭代器,那么协同程序就是一步步的执行迭代器对象中国男的MoveNext函数,调用MoveNext函数会执行下一个yield return之前的逻辑,并且根据MoveNext()的返回值判断是否全部执行完毕。

而yield return通过返回Current对象,来判断执行MoveNext()的时机,这部分的工作就是通过协程的另一个部分,也就是协程调度器来实现的,协程调度器是Unity引擎实现的,理论上我们可以自己去实现一个协程调度器,感兴趣的可以自己实现一个,能进一步加深对协程的理解。

2-3、实现协程原理的代码

我们已经清楚了协程的原理,以及协程的组成部分,也就是协程函数协程调度器,我们可以试着去实现一个,来加深对协程的理解:

using System;
using System.Collection;
using System.Collection.Gernic;
using UnityEngine;

public class YieldInstruction

    public IEnumerator ie;
    public float executeTime;


public class CoroutineMgr : MonoBehaviour

    private List<YieldInstruction> list = new List<YieldInstruction>();
 
    public void StartCoroutine(IEnumerator ie)
    
        ie.MoveNext();
        if((ie.Current is null) || (ie.Current is int))
        
            list.Add(new YieldInstruction ie=ie,executeTime=0; );
        
        else if(ie.Current is WaitForSeconds)
        
            list.Add(new YieldInstruction 
                ie=ie,
                executeTime=Time.time+(ie.Currentas WaitForSeconds).second );
        
        else if (...)
        ...
    
 
 
 
    void Update()
    
        // 倒序遍历方便移除
        for(int i=list.Count-1; i>=0; i--)
        
            if(list[i].executeTime<=Time.time)
            
                if(list[i].ie.MoveNext())
                
                    // 如果是已定义的类型
                    if((ie.Current is null) 
                    || (ie.Current is int)) 
                    || (ie.Current is WaitForSeconds))
                    
                        // 继续指定执行时机
                    
                    else
                    
                        list.RemoveAt(i);
                    
                
                else
                
                    list.RemoveAt(i);
                
            
        
    

实现的代码主体就是这样了,当然还有一些GC回收没有做,感兴趣的可以继续优化。

2-4、使用协同程序

首先,来看一个简单的程序:

using System.Collections;
using UnityEngine;

public class TestCoroutine : MonoBehaviour

    void Start()
    
        Debug.Log("在协程之前执行函数");
        StartCoroutine(m_Ien());
        Debug.Log("在协程之后执行函数");
    

    IEnumerator m_Ien()
    
        Debug.Log("执行函数");
        yield return new WaitForSeconds(1);//等待1秒
        Debug.Log("执行后面的函数");
    

运行结果:

PS:这个例子演示了,协程的执行顺序,协程的写法,协程的调用

执行顺序:
(1)执行协程之前的代码
(2)执行协程中的协程函数直到中断程序
(3)执行协程之后的代码
(4)中断程序结束执行后面的协程函数

协程写法:
(1)声明是IEnumerator 迭代器类型返回值
(2)返回值为yield return new,也就是中断程序,就跟int的返回值是0123一样,没有返回值会报错
(3)执行中断程序后面的函数

协程的yield return new返回值:

返回值介绍
yield return null; yield retun x(x代表任意数字)下一帧再执行后续代码
yield break;结束该协程
yield return new WaitForSeconds(0.3f);等待固定时间执行后续代码
yield return FunctionName();函数执行完毕后执行后续代码
yield return AsyncOperation;异步执行完毕后执行后续代码
yield return Coroutine;协程执行完毕后执行后续代码
yield return new WaitForEndOfFrame();帧渲染完成后执行后续代码
yield return new WaitForFixedUpdate();物理帧更新后执行后续代码
yield return new WaitUntil(arg);参数为true时执行后续代码

协程的调用:
(1)调用协程使用StartCoroutine(m_Ien());
(2)调用协程还可以这么写StartCoroutine(“m_Ien”);
(3)终止协程用StopCoroutine(m_Ien());
(4)终止协程还可以这么写StopCoroutine(“m_Ien”);
(5)声明协程再终止协程,mCoroutine= StartCoroutine(m_Ien());StopCoroutine(mCoroutine);
(6)终止所有协程StopAllCoroutines();

2-5、实现一个自己的WaitForSeconds

协程的所能达到的效果就是在指定的时间点上执行需要执行的代码,Unity中开始一个协程的函数是StartCoroutine,而提供的延迟的类有以下几种分别是:

new WaitForEndOfFrame; //等待一帧
new WaitForFixedUpdate; //等待一个FixedUpdate(固定时间间隔)
new WaitForSeconds; //等待X秒
new WWW; //等待外部资源加载完毕

本节就针对其中的WaitForSeconds实现进行探究。

因为在开发过程中,很多时候会遇到一种情况就是,超时或者是符合某种条件就继续运行,使用系统提供WaitForSeconds已经无法满足要求了。

这时候有两种解决方法,一种是使用StopCoroutine来停止协程,但是对于Unity来说,这种行为会造成很大的开销;第二种就是可以采用重写WaitForSeconds,使它能达到我们的要求。

以下是重写WaitForSeconds的代码:

/// <summary>
/// 任务扩展
/// </summary>
static class CTaskExtend

    static public IEnumerator WaitForSeconds(float second)
    
        DateTime init_dt = DateTime.Now;
        TimeSpan time;
        while (true)
        
            time = DateTime.Now - init_dt;
            if (time.TotalSeconds <= second)
            
                yield return null;
            
            else
            
                break;
            
        
    

调用的方法与Unity差不多:

yield return CTaskExtend.WaitForSeconds(delayTime);

那么如果遇到之前说的那一种情况(超时或者是符合某种条件就继续运行),这里需要做怎么样的改动呢?如下:

/// <summary>
/// 任务扩展
/// </summary>
static class CTaskExtend

    public delegate bool CondDelegate();
    static public IEnumerator WaitForSeconds(float second, CondDelegate cond = null)
    
        DateTime init_dt = DateTime.Now;
        TimeSpan time;
        while (true)
        
            time = DateTime.Now - init_dt;
            if (time.TotalSeconds <= second && !cond())
            
                yield return null;
            
            else
            
                break;
            
        
    

加上了一个回调函数,每次都会检查这个函数是否为true,如果为true则停止等待。

2-6、自定义yield new return

我发现协程的返回值有这个:

yield return Coroutine;//协程执行完毕后执行后续代码

也就是协程类型的返回值,我在想,是不是可以通过扩展Coroutine,来写一个自定义的中断指令,也就是yield new return。

我们假设这样一种情况,当一个动画播放后,再执行其他函数。

参考代码如下:

using UnityEngine;
using System.Collections;
 
public class WaitForEndOfAnim : IEnumerator

    AnimationState m_animState;
 
    public WaitForEndOfAnim(AnimationState animState)
    
        m_animState = animState;
    
    //-- IEnumerator Interface
    public object Current
    
        get
        
            return null;
        
    
 
    //-- IEnumerator Interface
    public bool MoveNext()
    
        return m_animState.enabled;
    
 
    //-- IEnumerator Interface
    public void Reset()
    
    

这里面核心的逻辑就在“MoveNext”函数中,我通过m_animState.enabled来判断动画是否播放完了。

完整的测试代码如下:

using UnityEngine;
using System.Collections;
 
public class UnitTest : MonoBehaviour

 
    // Use this for initialization
    void Start()
    
    
 
    void OnGUI()
    
        GUILayout.BeginArea(new Rect(6, 6, 200, 300));
        GUILayout.BeginVertical();
        GUILayout.Box("Conrountinue测试");
 
        if (GUILayout.Button("启动"))
        
            StartCoroutine(DoTest());
        
 
        GUILayout.EndVertical();
        GUILayout.EndArea();
    
 
    IEnumerator DoTest()
    
 
        Animation anim = GetComponentInChildren<Animation>();
        AnimationState animAttack = anim["attack"];
        animAttack.speed = 0.1f;
 
        AnimationState animHit = anim["hit"];
        animHit.speed = 0.1f;
 
        AnimationState animDie = anim["die"];
        animDie.speed = 0.1f;
 
        Debug.Log("1.开始播放攻击动画。" + Time.time * 1000);
        anim.Play(animAttack.name);
        yield return StartCoroutine(new WaitForEndOfAnim(animAttack));
 
        Debug.Log("2.开始播放受击动画。" + Time.time * 1000);
        anim.Play(animHit.name);
        yield return StartCoroutine(new WaitForEndOfAnim(animHit));
 
        Debug.Log("3.开始播放死亡动画。" + Time.time * 1000);
        anim.Play(animDie.name);
        yield return StartCoroutine(new WaitForEndOfAnim(animDie));
    

三、后记

这篇文章详细讲解了Unity3D的协程的原理以及使用。

以及重写协程程序的返回值和自定义协程返回值。

对于某些代码来说难度比较高,推荐多理解多练习。


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