Unity Coroutine详解

Posted 2021-12-31 unity3ds

Unity 中协程是个非常强大的功能，其作用主要是用于游戏中的延时调用或者执行一连串的有时间间隔的事件流程，例如剧情对话等。简单总结了几点协程相关的知识点，旨在加深记忆，同时为初学者解惑。

 

1、协程、进程与线程

这是个面试中经常会问到的问题：协程、进程与线程的区别在哪？

　　说到协程，我们首先回顾以下线程与进程这两个概念。在操作系统（os）级别，有进程（process）和线程（thread）两个我们看不到但又实际存在的“东西”，这两个东西都是用来模拟“并行”的，写操作系统的程序员通过用一定的策略给不同的进程和线程分配CPU计算资源，来让用户“以为”几个不同的事情在“同时”进行“。在单CPU上，是os代码强制把一个进程或者线程挂起，换成另外一个来计算，所以，实际上是串行的，只是“概念上的并行”。在现在的多核的cpu上，线程可能是“真正并行的”。

进程拥有自己独立的堆和栈，既不共享堆，亦不共享栈，进程由操作系统调度。

线程拥有自己独立的栈和共享的堆，共享堆，不共享栈，线程亦由操作系统调度(标准线程是的)。

协程和线程一样共享堆，不共享栈，协程由程序员在协程的代码里显示调度。

一个应用程序一般对应一个进程，一个进程一般有一个主线程，还有若干个辅助线程，线程之间是平行运行的，在线程里面可以开启协程，让程序在特定的时间内运行。

 

协程和线程的区别是：协程避免了无意义的调度，由此可以提高性能，但也因此，程序员必须自己承担调度的责任，同时，协程也失去了标准线程使用多CPU的能力。

打个比方吧，假设有一个操作系统，是单核的，系统上没有其他的程序需要运行，有两个线程 A 和 B ，A 和 B 在单独运行时都需要 10 秒来完成自己的任务，而且任务都是运算操作，A B 之间也没有竞争和共享数据的问题。现在 A B 两个线程并行，操作系统会不停的在 A B 两个线程之间切换，达到一种伪并行的效果，假设切换的频率是每秒一次，切换的成本是 0.1 秒(主要是栈切换)，总共需要 20 + 19 * 0.1 = 21.9 秒。如果使用协程的方式，可以先运行协程 A ，A 结束的时候让位给协程 B ，只发生一次切换，总时间是 20 + 1 * 0.1 = 20.1 秒。如果系统是双核的，而且线程是标准线程，那么 A B 两个线程就可以真并行，总时间只需要 10 秒，而协程的方案仍然需要 20.1 秒。

 

　　其实就根本来说，协程除了名字之外，和线程是没有太大联系的。Unity中的特殊在于所有的脚本和代码都是在一个主线程里运行的，协程也不例外。协程与线程的相似点只在于，协程看起来也可以与其他函数并行执行。 但本质上来说，线程是通过可以开启多个子线程同时执行程序，而达到并行。而协程则是通过每帧检测的方式，在自己与其他函数之间切换。这种“来回跑”的方式，与Unity中一惯有明确执行顺序的风格（脚本生命周期）看起来不太统一。但这正是它的强大之处，使得我们在使用协程的时候不必考虑lock等诸多线程中的问题。

 2、协程执行原理

unity中协程执行过程中，通过yield return XXX，将程序挂起，去执行接下来的内容，注意协程不是线程，在为遇到yield return XXX语句之前，协程额方法和一般的方法是相同的，也就是程序在执行到yield return XXX语句之后，接着才会执行的是 StartCoroutine（）方法之后的程序，走的还是单线程模式，仅仅是将yield return XXX语句之后的内容暂时挂起，等到特定的时间才执行。
那么挂起的程序什么时候才执行，这就要看monoBehavior的生命周期了。

也就是协同程序主要是update（）方法之后，lateUpdate()方法之前调用的，接下来我们通过一个小例子去理解一下。

using UnityEngine;
using System.Collections;
using System.Threading;
public class test : MonoBehaviour


    void Start()
    
        StartCoroutine(tt());//开启协程
        for (int i = 0; i < 200; i++)   //循环A
        
            Debug.Log("*************************" + i);
            Thread.Sleep(10);
        
    

    IEnumerator tt()
    
        for (int i = 0; i < 100; i++) //循环B
        
            Debug.Log("-------------------" + i);
        

        yield return new WaitForSeconds(1); //协程1

        for (int i = 0; i < 100; i++) //循环C
        
            Debug.Log(">>>>>>>>>>>>>>>>>>>>" + i);
            yield return null; //协程1
        
    

    // 更新数据
    void Update()
    
        Debug.Log("Update");
    

    //晚于更新
    void LateUpdate()
    
        Debug.Log("------LateUpdate");
    

程序的运行结果为：

先执行循环B，然后执行循环A，然后执行update（）和lateUpdate（）的方法，等待1S之后，在updat（）和lateupda（）之间执行循环C的输出。

 

3、yield return 的不同返回类型

　　使用yield return的时候你会发现它可以返回的类型一长串，对于初学者我觉得就分为带 new和不带new的就行了。

　　先说不带new的。通常可以yield return的有 null，数字 ，字符串，布尔值甚至表达式，函数，嵌套协程等。

　　以在Start（）中开启当前协程为例，如果是不带new的返回类型，执行时间都是一样的。即在第一时间执行协程中的代码 到第一个yield return当行为止，然后在下一帧的Update之后，LateUpdate之前执行yield return后面的代码。

　　另外需要注意的是，yield return后面可以是一个函数调用，赋值表达式，嵌套的其它协程等。以赋值的表达式num=10为例；它会在当行yield return执行的时候就执行，函数调用和其它协程也是一样。也就是说，此时yield return的函数调用就相当于直接调用了这个函数，并且是当时就执行的。 而其它return 类型 如null，字符串，数字等一般只用作延迟一帧来用，其它作用，待我后期再研究下。

　　下面说带new的，也是通常我们重点使用的协程功能。

　　 这里列举几个：

　　（1）new  WaitUntil(Func<bool>)  参数是一个布尔返回类型的委托，作用是，知道这个返回的布尔值为true时，协程才会继续执行当行yield return 后面的代码。       

　　（2） new WaitForSeconds（float）参数是float类型的数字，表示秒，也是协程最常用的功能之一。 作用是，在N秒后才会继续执行当行yield return 后面的代码。 

由于yield return可以在一个协程中任意位置写多个，配合这个可以实现很多时间细化可视化的功能。

　　（3）new WaitForEndOfFrame（）作用是，在结束当前帧 摄像机和GUI被渲染以及其它函数完成后才会继续执行当行yield return 后面的代码。 这个我只验证了在LateUpdate执行完之后执行，具体在整个脚本周期中哪个函数执行完之后开始执行还未详细验证。

　　（4）new  WaitForFixedUpdate()  作用是，直到当行代码之后第一个FixedUpdate执行之后才会继续执行当行yield return 后面的代码。也就是说，如果是在start里面开启协程的话，第一次执行FixedUpdate之后就会继续执行return后面的代码。

　　后面还有许多类型的 返回，没有一一验证，不过作用应该大同小异，即在执行第一个该类型动作之后才会继续执行当行yield return 后面的代码。

　　值得一提的是，协程的延迟调用和非阻塞式挂起是用于网络请求等高级结构很好的工具，非常值得花一些时间去仔细研究。

4、停止协程

　　协程内停止 可以用yield return break;

　　协程外停止 使用 StopCoroutine(string  methodname);

　　另外需要注意的是，设置当前协程所在脚本enable为false并不能停止当前协程的执行，只有设置当前脚本挂载gameobject.SetActive(false) 才可以。