unity从0开始摸鱼日记22,协程IEnumerator

4月15日

学习IEnumerator的使用,这个似乎是小白到入门进阶的一个门槛

首先,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

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;
}

如何使用协程?

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
}

yield的各种使用:

yield return null; // 下一帧再执行后续代码
yield return 0; //下一帧再执行后续代码
yield return 6;//(任意数字) 下一帧再执行后续代码
yield break; //直接结束该协程的后续操作
yield return asyncOperation;//等异步操作结束后再执行后续代码
yield return StartCoroution(/*某个协程*/);//等待某个协程执行完毕后再执行后续代码
yield return WWW();//等待WWW操作完成后再执行后续代码
yield return new WaitForEndOfFrame();//等待帧结束,等待直到所有的摄像机和GUI被渲染完成后,在该帧显示在屏幕之前执行
yield return new WaitForSeconds(0.3f);//等待0.3秒,一段指定的时间延迟之后继续执行,在所有的Update函数完成调用的那一帧之后(这里的时间会受到Time.timeScale的影响);
yield return new WaitForSecondsRealtime(0.3f);//等待0.3秒,一段指定的时间延迟之后继续执行,在所有的Update函数完成调用的那一帧之后(这里的时间不受到Time.timeScale的影响);
yield return WaitForFixedUpdate();//等待下一次FixedUpdate开始时再执行后续代码
yield return new WaitUntil()//将协同执行直到 当输入的参数(或者委托)为true的时候....如:yield return new WaitUntil(() => frame >= 10);
yield return new WaitWhile()//将协同执行直到 当输入的参数(或者委托)为false的时候.... 如:yield return new WaitWhile(() => frame < 10);

接下来用几个简单的例子来具体演示协程的工作方法

using UnityEngine;
using System.Collections;
 
public class Test : MonoBehaviour 
{
	IEnumerator Start () 
	{
		yield return StartCoroutine(login());
		
		Debug.Log("CCCCCCCCCCCCC");
		
		Destroy(this.gameObject);
	}
	
	IEnumerator login () 
	{
		Debug.Log("AAAAAAAAAAAAAAAAA");
		
		yield return new WaitForSeconds(0);
		
		Debug.Log("BBBBBBBBBBBBBBBBB");
	}
}

------print--------

AAAAAAAAAAA

BBBBBBBBBBB

CCCCCCCCCCC

--------------------

using UnityEngine;
using System.Collections;
 
public class Test : MonoBehaviour 
{
	void Start () 
	{
		StartCoroutine(login());
		
		Debug.Log("CCCCCCCCCCCCC");
		
		Destroy(this.gameObject);
	}
	
	IEnumerator login () 
	{
		Debug.Log("AAAAAAAAAAAAAAAAA");
		
		yield return new WaitForSeconds(0);
		
		Debug.Log("BBBBBBBBBBBBBBBBB");
	}
}

------print--------

AAAAAAAAAAA

CCCCCCCCCCC

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