【Unity3D基础教程】给初学者看的Unity教程(五):详解Unity3D中的协程(Coroutine)

作者:王选易,出处:http://www.cnblogs.com/neverdie/ 欢迎转载,也请保留这段声明。如果你喜欢这篇文章,请点【推荐】。谢谢!

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为什么需要协程

在游戏中有许多过程(Process)需要花费多个逻辑帧去计算。

  • 你会遇到“密集”的流程,比如说寻路,寻路计算量非常大,所以我们通常会把它分割到不同的逻辑帧去进行计算,以免影响游戏的帧率。
  • 你会遇到“稀疏”的流程,比如说游戏中的触发器,这种触发器大多数时候什么也不做,但是一旦被调用会做非常重要的事情(比图说游戏中自动开启的门就是在门前放了一个Empty Object作为trigger,人到门前就会触发事件)。

不管什么时候,如果你想创建一个能够历经多个逻辑帧的流程,但是却不使用多线程,那你就需要把一个任务来分割成多个任务,然后在下一帧继续执行这个任务。

比如,A*算法是一个拥有主循环的算法,它拥有一个open list来记录它没有处理到的节点,那么我们为了不影响帧率,可以让A*算法在每个逻辑帧中只处理open list中一部分节点,来保证帧率不被影响(这种做法叫做time slicing)。

再比如,我们在处理网络传输问题时,经常需要处理异步传输,需要等文件下载完毕之后再执行其他任务,一般我们使用回调来解决这个问题,但是Unity使用协程可以更加自然的解决这个问题,如下边的程序:

private IEnumerator Test()  
{  
    WWW www = new WWW(ASSEST_URL);  
    yield return www;  
    AssetBundle bundle = www.assetBundle;
}

协程是什么

从程序结构的角度来讲,协程是一个有限状态机,这样说可能并不是很明白,说到协程(Coroutine),我们还要提到另一样东西,那就是子例程(Subroutine),子例程一般可以指函数,函数是没有状态的,等到它return之后,它的所有局部变量就消失了,但是在协程中我们可以在一个函数里多次返回,局部变量被当作状态保存在协程函数中,知道最后一次return,协程的状态才别清除。

简单来说,协程就是:你可以写一段顺序的代码,然后标明哪里需要暂停,然后在下一帧或者一段时间后,系统会继续执行这段代码。

协程怎么用?

一个简单的C#代码,如下:

IEnumerator LongComputation()
{
    while(someCondition)
    {
        /* 做一系列的工作 */
 
        // 在这里暂停然后在下一帧继续执行
        yield return null;
    }
}

协程是怎么工作的

注意上边的代码示例,你会发现一个协程函数的返回值是IEnumerator,它是一个迭代器,你可以把它当成指向一个序列的某个节点的指针,它提供了两个重要的接口,分别是Current(返回当前指向的元素)和MoveNext()(将指针向前移动一个单位,如果移动成功,则返回true)。IEnumerator是一个interface,所以你不用担心的具体实现。

通常,如果你想实现一个接口,你可以写一个类,实现成员,等等。迭代器块(iterator block)是一个方便的方式实现IEnumerator没有任何麻烦-你只是遵循一些规则,并实现IEnumerator由编译器自动生成。

一个迭代器块具备如下特征:

  1. 返回IEnumerator
  2. 使用yield关键字

所以yield关键词是干啥的?它声明序列中的下一个值或者是一个无意义的值。如果使用yield x(x是指一个具体的对象或数值)的话,那么movenext返回为true并且current被赋值为x,如果使用yield break使得movenext()返回false。

那么我举例如下,这是一个迭代器块:

public void Consumer()
{
    foreach(int i in Integers())
    {
        Console.WriteLine(i.ToString());
    }
}

public IEnumerable<int> Integers()
{
    yield return 1;
    yield return 2;
    yield return 4;
    yield return 8;
    yield return 16;
    yield return 16777216;
}

注意上文在迭代的过程中,你会发现,在两个yield之间的代码只有执行完毕之后,才会执行下一个yield,在Unity中,我们正是利用了这一点,我们可以写出下面这样的代码作为一个迭代器块:

 

IEnumerator TellMeASecret(){
  PlayAnimation("LeanInConspiratorially");
  while(playingAnimation)
    yield return null;
 
  Say("I stole the cookie from the cookie jar!");
  while(speaking)
    yield return null;
 
  PlayAnimation("LeanOutRelieved");
  while(playingAnimation)
    yield return null;
}

然后我们可以使用下文这样的客户代码,来调用上文的程序,就可以实现延时的效果。

IEnumerator e = TellMeASecret();
while(e.MoveNext()) { 
    // do whatever you like
}

协程是如何实现延时的?

如你所见,yield return返回的值并不一定是有意义的,如null,但是我们更感兴趣的是,如何使用这个yield return的返回值来实现一些有趣的效果。

Unity声明了YieldInstruction来作为所有返回值的基类,并且提供了几种常用的继承类,如WaitForSeconds(暂停一段时间继续执行),WaitForEndOfFrame(暂停到下一帧继续执行)等等。更巧妙的是yield 也可以返回一个Coroutine真身,Coroutine A返回一个Coroutine B本身的时候,即等到B做完了再执行A。下面有详细说明:

 

Normal coroutine updates are run after the Update function returns. A coroutine is a function that can suspend its execution (yield) until the given YieldInstruction finishes. Different uses of Coroutines:

yield; The coroutine will continue after all Update functions have been called on the next frame.
yield WaitForSeconds(2); Continue after a specified time delay, after all Update functions have been called for the frame
yield WaitForFixedUpdate(); Continue after all FixedUpdate has been called on all scripts
yield WWW Continue after a WWW download has completed.
yield StartCoroutine(MyFunc); Chains the coroutine, and will wait for the MyFunc coroutine to complete first.

 

实现延时的关键代码是在StartCoroutine里面,以为笔者也没有见过Unity的源码,那么我只能猜想StartCoroutine这个函数的内部构造应该是这样的:
List<IEnumerator> unblockedCoroutines;
List<IEnumerator> shouldRunNextFrame;
List<IEnumerator> shouldRunAtEndOfFrame;
SortedList<float, IEnumerator> shouldRunAfterTimes;
 
foreach(IEnumerator coroutine in unblockedCoroutines){
    if(!coroutine.MoveNext())
        // This coroutine has finished
        continue;
 
    if(!coroutine.Current is YieldInstruction)
    {
        // This coroutine yielded null, or some other value we don't understand; run it next frame.
        shouldRunNextFrame.Add(coroutine);
        continue;
    }
 
    if(coroutine.Current is WaitForSeconds)
    {
        WaitForSeconds wait = (WaitForSeconds)coroutine.Current;
        shouldRunAfterTimes.Add(Time.time + wait.duration, coroutine);
    }
    else if(coroutine.Current is WaitForEndOfFrame)
    {
        shouldRunAtEndOfFrame.Add(coroutine);
    }
    else /* similar stuff for other YieldInstruction subtypes */}
 
unblockedCoroutines = shouldRunNextFrame;

当然了,我们还可以为YieldInstruction添加各种的子类,比如一个很容易想到的就是yield return new WaitForNotification(“GameOver”)来等待某个消息的触发,关于Unity的消息机制可以参考这篇文章:【Unity3D技巧】在Unity中使用事件/委托机制(event/delegate)进行GameObject之间的通信 (二) : 引入中间层NotificationCenter

还有些更好玩的?

第一个有趣的地方是,yield return可以返回任意YieldInstruction,所以我们可以在这里加上一些条件判断:

YieldInstruction y;
 
if(something)
 y = null;else if(somethingElse)
 y = new WaitForEndOfFrame();else
 y = new WaitForSeconds(1.0f);
 
yield return y;

第二个,由于一个协程只是一个迭代器块而已,所以你也可以自己遍历它,这在一些场景下很有用,例如在对协程是否执行加上条件判断的时候:

IEnumerator DoSomething(){
  /* ... */}
 
IEnumerator DoSomethingUnlessInterrupted(){
  IEnumerator e = DoSomething();
  bool interrupted = false;
  while(!interrupted)
  {
    e.MoveNext();
    yield return e.Current;
    interrupted = HasBeenInterrupted();
  }}

第三个,由于协程可以yield协程,所以我们可以自己创建一个协程函数,如下:

IEnumerator UntilTrueCoroutine(Func fn){
   while(!fn()) yield return null;}
 
Coroutine UntilTrue(Func fn){
  return StartCoroutine(UntilTrueCoroutine(fn));}
 
IEnumerator SomeTask(){
  /* ... */
  yield return UntilTrue(() => _lives < 3);
  /* ... */}

总结

这篇文章大部分是我从这篇博客里面翻译过来的,这是我见过最棒的一篇关于Coroutine的博客,所以我把它翻译过来与大家分享,希望你能喜欢。

posted @ 2014-06-17 14:47  王选易  阅读(18815)  评论(21编辑  收藏