Unity协同程序

作者: 我家菇凉 | 来源:发表于2021-12-23 16:18 被阅读0次

    一.协程的概念: -----https://www.jianshu.com/p/cfd52c783a8d
    1.协程是一个分部执行,遇到条件(yield return ……)会挂起,直到条件满足才能被唤醒,继续执行后边的代码。

    2.Unity在每一帧都会处理对象上的协程。主要是在Updata后,去检查协程的条件是否被满足。

    二.协程的写法
    Unity的协程系统是基于C#的一个简单而强大的接口,IEnumerator允许你为自己的集合类型编写枚举器。也就是一个返回值,一个yield return null语句。

    //不带参数的:
    IEnumerator Parameter()

    // 协程中必须有返回值yield return
    yield return null;

    //带参数的:
    IEnumerator NoParameter(string name)

    print (name);
    yield return null;

    三.协程的启动与关闭
    1.StartCoroutine();开始协程

    2.StopCoroutine(string methodName);停止协程

    3.StopAllCoroutines 停止运行此Behaviour上的所有协程

    设置gameobject的active为false时可以终止协同程序,但是再次设置为true后协程不会再启动。

    四.协程中注意事项
    1.协程和普通方法一样,可以被多次调用。

    2.协程一旦被开启之后,总是试图将方法中的代码执行完,之后停止。

    3.在协程内,如果遇到yield return null,0,1……;表示剩余代码将在n秒之后执行。

    4.在协程内遇到 yield return new WaitForSeconds(n);表示剩余代码将在n秒后执行。(受时间缩放的影响)

    5.在协程中遇到 yield return StartCoroutine(Son()),表示剩余代码将在子协程执行完成之后举行执行(子协程仍然满足协程基本规则)。

    6.在协程中如果遇到 yield return new WaitForFixedUpdate(),表示剩余代码将在FixedUpdate执行完毕之后继续向下执行。

    7.在协程中如果遇到 yield return new WaitForEndOfFrame(),表示剩余代码将在ONGUI执行完毕之后继续向下执行。

    8.在协程中如果遇到 yield return WWW,表示剩余代码将在www下载文件之后继续执行。

    9.在协程中如果遇到 yield return obj,表示剩余代码将在obj不为空的时候继续向下执行。

    10.协程方法,可以当做普通方法,在两个脚本之间自由调用。声明周期中的方法,也可以改造成协程方法。

    11.当某一个脚本中的协程在执行过程中,如果我们将该脚本的enable设置为false,协程不会停止。只有将挂载该脚本的物体设置为SetActive(false)时才会停止,但是再次设置为true后协程不会再启动。

    12.不能在Updata或者FixedUpdata方法中使用协程,否则会报错。

    协程 与 多线程

    在Unity中,协程(Coroutines)的形式是非常常用的功能之一,使用它来控制程序的先后执行。

    也就是在主程序运行的同时,如需要开启另外一段逻辑处理,来协同当前程序的执行,这时,就需要用到协同程序了。

    单纯的对协同进行描述,会比较懵逼,我们可以借用多线程来比较。

    多线程,做Java的就非常熟悉了,就是多条同时执行的线程。
    最初,多线程的诞生是为了解决IO阻塞问题,如今多线程可以解决许多同样需要异步方法的问题(例如网络等)。
    所谓异步,就是相互独立执行,过程互不影响,即其中一个线程阻塞时,另一个线程不会受影响继续执行。

    还有多线程并不是真正意义上的多条线程同时执行,它的实际是将一个时间段分成若干个时间片,每个线程轮流运行一个时间片。

    (如图,将执行步骤切分成极小的粒度,然后依次运行)

    image

    但是由于时间片粒度非常非常小,几乎看不出区别,所以程序执行效果跟真正意义上的并行执行效果基本一致。

    多线程的缺陷

    无论java还是c#,多线程有一个坏处,就是可能造成共享数据的冲突。

    假如有一个变量i = 0, Step1_1的操作是进行++i操作,Step2_1的操作是进行--i操作。
    我们预期最终结果i为0。

    但由于操作切分得过小,可能会发生这样顺序的事:

    • 线程1:访问i, 将0存到寄存器
    • 线程2:访问i, 将0存到寄存器
    • 线程1:++i, 得到1
    • 线程2:--i, 得到-1
    • 线程1:将1写入到i的内存
    • 线程2:将-1写入到i的内存
    • 最终i的值为-1

    当然多线程的冲突也有解决方案: 互斥锁....

    但是这些多多少少会付出额外的代价,让程序变得臃肿。

    二、协程一般用法

    CPU有多条线程,一条线程可以有多个协程。

    协程跟多线程类似,也有类似异步的效果(注意不是真正的异步)。
    只不过它的切分粒度不是基于系统划分的时间片,而是基于我们编写的yield,粒度要比线程大。

    粒度是取决于自己定义什么时候让协程挂起:

    //下面定义了一个协程函数,注意必须使用IEnumerator作为返还值才能成为协程函数。
    IEnumerator Test()
    {
      for(int i = 0; i<1000 ; ++i){
        ans += i;
        yield return 0;//挂起,下一帧再来从这个位置继续执行。
      }
      j+=2;
      yield return 0;//挂起,下一帧再来从这个位置继续执行。
      ++j;
      yield return 0;//挂起,下一帧再来从这个位置继续执行。
    }
    
    
    
    如果划分的粒度过大,协程所在的线程可能在相应的帧卡顿。
    甚至如果让协程阻塞(死循环),那么协程所在的整个线程也会阻塞。
    因此说协程可以有类似异步的效果,但是不是真正的异步。
    
    ![image](https://img.haomeiwen.com/i12972541/81746d191a514678.png?imageMogr2/auto-orient/strip|imageView2/2/w/726/format/webp)
    
    协程的一大好处就是可以避免数据访问冲突的问题:
    因为它的粒度相对多线程的大很多,所以往往很少出现冲突现象
    
    在上面多线程的例子里,使用协程则可以这样:
    
    
    • Step1_1: 执行完++i, 此时i=1
    • Step2_1: 执行完--i, 此时i=0
    • 最终i的值为0
    
    ### 协程的使用场景
    
    对于保证不会阻塞的并行操作且并行性要求不高的并行操作,可以使用协程。
    更实际来说,协程最常用于延时执行等控制时间轴的操作,例如N秒后调用指定函数。
    
    利用每帧执行一段协程的特性,我们可以引入个带累加计时判断循环,然后再超过3秒后跳出循环,执行Debug.Log()
    
    

    //3s后执行Debug.Log
    IEnumerator Test()
    {
    for(float timer = 0.0f; timer < 3.0f ; timer += Time.DeltaTime){
    yield return 0;//挂起,下一帧再来从这个位置继续执行。
    }
    Debug.Log("启动协程3s后");
    }

    但是Unity封装了个更好用的类:WaitForSeconds
    使这种延时的协程代码更加简洁。

    原本写法

      for(float timer = 0.0f; timer < 3.0f ; timer += Time.DeltaTime){
        yield return 0;//挂起,下一帧再来从这个位置继续执行。
      }
    
    

    使用WaitForSeconds的写法

      yield return new WaitForSeconds(3.0f);
    
    

    协程使用示例

    接下来就展示下,协程使用的示例:
    首先编写好协程函数

    IEnumerator TestWaitForSeconds()
    {
        Debug.Log("启动协程方法 TestWaitForSeconds");
    
        //等待2s后执行;
        yield return new WaitForSeconds(2.0f);
    
        Debug.Log("开始执行方法 TestWaitForSeconds");
    }
    
    

    测试方法写好后,就可以在调用的地方使用,调用方式跟普通的方法调用有点不一样,它需要调用系统方法StartCoroutine(), 如何测试方法作为参数:

    StartCoroutine(TestWaitForSeconds())
    // 或者
    StartCoroutine("TestWaitForSeconds")
    
    

    另外,也可以用传参的方式

    StartCoroutine(TestWaitForSeconds(5f))
    
    IEnumerator TestWaitForSeconds(float delay)
    {
        Debug.Log("启动协程方法 TestWaitForSeconds");
    
        //等待delay后执行;
        yield return new WaitForSeconds(delay);
    
        Debug.Log("开始执行方法 TestWaitForSeconds");
    }
    
    

    三、协程语法

    1、开启协程

    上面也简单介绍了开启方式,下面详细讲解一下。

    StartCoroutine(string methodName);
    
    
    • 参数是方法名(字符串类型),此方法可以包含一个参数。
    • 形参方法可以有返回值
    StartCoroutine(IEnumerator method);
    
    
    • 参数是方法(TestMethod()),此方法中可以包含多个参数。
    • IEnumrator类型的方法不能含有ref或者out类型的参数,但可以含有被传递的引用
    • 形参方法必须有返回值,且返回值类型为IEnumrator,返回值使用(yield retuen +表达式或者值,或者 yield break)语句

    2、终止协程

    终止指定的协程

    只能终止以字符串形式启动的协程

    StartCoroutine(string methodName);
    
    

    终止方式:

    StopCoroutine(string methodName);
    
    
    终止所有协程
    StopAllCoroutine();
    
    

    3、挂起协程

    //程序在下一帧中从当前位置继续执行
    yield return 0;
    
    //程序在下一帧中从当前位置继续执行
    yield return null;
    
    //程序等待N秒后从当前位置继续执行
    yield return new WaitForSeconds(N);
    
    //在所有的渲染以及GUI程序执行完成后从当前位置继续执行
    yield new WaitForEndOfFrame();
    
    //所有脚本中的FixedUpdate()函数都被执行后从当前位置继续执行
    yield new WaitForFixedUpdate();
    
    //等待一个网络请求完成后从当前位置继续执行
    yield return WWW;
    
    //等待一个xxx的协程执行完成后从当前位置继续执行
    yield return StartCoroutine(xxx);
    
    //如果使用yield break语句,将会导致协程的执行条件不被满足,不会从当前的位置继续执行程序,而是直接从当前位置跳出函数体,回到函数的根部
    yield break;
    
    

    3、协程组合使用

    了解到挂起携程的方法后,我们就可以组合成一些较为复杂一点的使用方法,如,套上for循环,执行一系列消耗时间操作

    IEnumerator dongSomeThing(){
      for(int i =0; i < 100; i++){
          yield return StartCoroutin(dongSomeThing());
          i++;
      }
    
        Debug.Log("dongSomeThing()  执行完毕");
    }
    
    IEnumerator  dongSomeThing(int index){
        yield return new WaitForSeconds(2f);
    
        Debug.Log("dongSomeThing() index " + index + " 执行完毕");
    }
    
    

    协程的执行原理

    IEnumerator

    协程函数的返回值是IEnumerator,它是一个迭代器,可以把它当成执行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。
    • MoveNext:将指针向后移动一个单位,如果移动成功,则返回true。

    yield

    yield关键词用来声明序列中的下一个值或者是一个无意义的值。

    当我们这样挂起携程,yield return x(x是指一个具体的对象或者数值)

    • MoveNext返回为true
    • Current被赋值为x

    当我们这样挂起携程,yield break

    • MoveNext()返回为false

    也就是说

    如果MoveNext函数返回为true意味着协程的执行条件被满足,则能够从当前的位置继续往下执行。否则不能从当前位置继续往下执行。

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