Unity 新手入门 如何理解协程 IEnumerator yield

Unity 新手入门 如何理解协程 IEnumerator

本文包含两个部分,前半部分是通俗解释一下Unity中的协程,后半部分讲讲C#的IEnumerator迭代器

协程是什么,能干什么?

为了能通俗的解释,我们先用一个简单的例子来看看协程可以干什么

首先,我突发奇想,要实现一个倒计时器,我可能是这样写的:

public class CoroutineTest : MonoBehaviour
{public float sumtime = 3;void Update()//Update是每帧调用的{{sumtime -= Time.deltaTime;if (sumtime <= 0)Debug.Log("Done!");}}
}

我们知道,写进 Update() 里的代码会被每帧调用一次

所以,让总时间sumtime在Update()中每一帧减去一个增量时间Time.deltaTime(可以理解成帧与帧的间隔时间)就能实现一个简单的倒计时器

但是,当我们需要多个独立的计时器时,用同样的思路,我们的代码可能就会写成这样:

public class CoroutineTest : MonoBehaviour
{public float sumtime1 = 3;public float sumtime2 = 2;public float sumtime3 = 1;void Update(){sumtime1 -= Time.deltaTime;if (sumtime1 <= 0)Debug.Log("timer1 Done!");sumtime2 -= Time.deltaTime;if (sumtime2 <= 0)Debug.Log("timer2 Done!");sumtime3 -= Time.deltaTime;if (sumtime3 <= 0)Debug.Log("timer3 Done!");}
}

重复度很高,计时器越多看的越麻烦

然后有朋友可能会提到,我们是不是可以用一个循环来解决这个问题

for (float sumtime = 3; sumtime >= 0; sumtime -= Time.deltaTime)
{//nothing
}
Debug.Log("This happens after 5 seconds");

现在每一个计时器变量都成为for循环的一部分了,这看上去好多了,而且我不需要去单独设置每一个跌倒变量。

但是

但是

但是

我们知道Update()每帧调用一次的,我们不能把这个循环直接写进Update() 里,更不能写一个方法在Update() 里调用,因为这相当于每帧开启一个独立的循环

那么有没有办法,再Update()这个主线程之外再开一个单独的线程,帮我们管理这个计时呢?

好了,你可能知道我想说什么了,我们正好可以用协程来干这个

先来看一段简单的协程代码

public class CoroutineTest : MonoBehaviour
{void Start(){StartCoroutine(Count3sec());}IEnumerator Count3sec(){for (float sumtime = 3; sumtime >= 0; sumtime -= Time.deltaTime)yield return 0;Debug.Log("This happens after 3 seconds");}
}

你很可能看不懂上面的几个关键字,但不急,我们一个个解释上面的代码干了什么

StartCoroutine(Count3sec());

这一句用来开始我们的Count3sec方法

然后你可能想问的是

  1. IEnumerator 是什么?返回值是什么?
  2. For循环中的yield return是什么?

理解以下的话稍有难度,但暂时理解不了问题也不大

详细的讲:

IEnumerator 是C#的一个迭代器,你可以把它当成指向一个序列的某个节点的指针,C#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)

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,你只需要遵循一些规则,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

那么yield关键字是干嘛的?它用来声明序列中的下一个值,或者一个无意义的值。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(停止整个协程)

看不太懂?问题不大

简单来说:

你现在只需要理解,上面代码中,IEnumerator类型的方法Count3sec就是一个协程,并且可以通过yield关键字控制协程的运行

一个协程的执行,可以在任何地方用yield语句来暂停,yield return的值决定了什么时候协程恢复执行。通俗点讲,当你“yield”一个方法时,你相当于对这个程序说:“现在停止这个方法,然后在下一帧中,从这里重新开始!”

yield return 0;

然后你可能会问,yield return后面的数字表示什么?比如yield return 10,是不是表示延缓10帧再处理?

并不!

并不!

并不!

yield return 0表示暂缓一帧,也就是让你的程序等待一帧,再继续运行。(不一定是一帧,下面会讲到如何控制等待时间)就算你把这个0换成任意的int类型的值,都是都是表示暂停一帧,从下一帧开始执行

它的效果类似于主线程单独出了一个子线程来处理一些问题,而且性能开销较小

现在你大致学会了怎么开启协程,怎么写协程了,来看看我们还能干点什么:

    IEnumerator count5times(){yield return 0;Debug.Log("1");yield return 0;Debug.Log("2");yield return 0;Debug.Log("3");yield return 0;Debug.Log("4");yield return 0;Debug.Log("5");}

在这个协程中,我们每隔一帧输出了一次Hello,当然你也可以改成一个循环

    IEnumerator count5times(){for (int i = 0; i < 5; i++){Debug.Log("i+1");yield return 0;}}

重点来了,有意思的是,你可以在这里加一个记录始末状态的变量:

public class CoroutineTest : MonoBehaviour
{bool isDone = false;IEnumerator count5times(){Debug.Log(isDone);for (int i = 0; i < 5; i++){Debug.Log("i+1");yield return 0;}isDone = true;Debug.Log(isDone);}void Start(){StartCoroutine(count5times());}
}

很容易看得出上面的代码实现了什么,也就就是我们一开始的需求,计时器

这个协程方法突出了协程一个“非常有用的,和Update()不同的地方:方法的状态能被存储,这使得方法中定义的这些变量(比如isUpdate)都会保存它们的值,即使是在不同的帧中

再修改一下,就是一个简单的协程计时器了

public class CoroutineTest : MonoBehaviour
{IEnumerator countdown(int count, float frequency){Debug.Log("countdown START!");for (int i = 0; i < count; i++){for (float timer = 0; timer < frequency; timer += Time.deltaTime)yield return 0;}Debug.Log("countdown DONE!");}void Start(){StartCoroutine(countdown(5, 1.0f));}
}

在上面的例子我们也能看出,和普通方法一样,协程方法也可以带参数

1536438-20190405140259723-361758790.png

你甚至可以通过yield一个WaitForSeconds()更方便简洁地实现倒计时

协程计时器

public class CoroutineTest : MonoBehaviour
{IEnumerator countdown(float sec)//参数为倒计时时间{Debug.Log("countdown START!");yield return new WaitForSeconds(sec);Debug.Log("countdown DONE!");}void Start(){StartCoroutine(countdown(5.0f));}
}

好了,可能你已经注意到了,yield的用法还是很多的

在此之前,我们之前的代码yield的时候总是用0(或者可以用null),这仅仅告诉程序在继续执行前等待下一帧。现在你又学会了用yield return new WaitForSeconds(sec)来控制等待时间,你已经可以做更多的骚操作了!

协程另外强大的一个功能就是,你甚至可以yeild另一个协程,也就是说,你可以通过使用yield语句来相互嵌套协程

public class CoroutineTest : MonoBehaviour
{IEnumerator SaySomeThings(){Debug.Log("The routine has started");yield return StartCoroutine(Wait(1.0f));Debug.Log("1 second has passed since the last message");yield return StartCoroutine(Wait(2.5f));Debug.Log("2.5 seconds have passed since the last message");}IEnumerator Wait(float waitsec){for (float timer = 0; timer < waitsec; timer += Time.deltaTime)yield return 0;}void Start(){StartCoroutine(SaySomeThings());}
}
yield return StartCoroutine(Wait(1.0f));

这里的Wait指的是另一个协程,这相当于是说,“暂停执行本程序,等到直到Wait协程结束”

协程控制对象行为

根据我们上面讲的特性,协程还能像创建计时器一样方便的控制对象行为,比如物体运动到某一个位置

IEnumerator MoveToPosition(Vector3 target){while (transform.position != target){transform.position = Vector3.MoveTowards(transform.position, target, moveSpeed * Time.deltaTime);yield return 0;}}

我们还可以让上面的程序做更多,不仅仅是一个指定位置,还可以通过数组来给它指定更多的位置,然后通过MoveToPosition() ,可以让它在这些点之间持续运动。

我们还可以再加入一个bool变量,控制在对象运动到最后一个点时是否要进行循环

再把上文的Wait()方法加进来,这样就能让我们的对象在某个点就可以选择是否暂停下来,停多久,就像一个正在巡逻的守卫一样 (这里没有实现,各位读者可以尝试自己写一个)

public class CoroutineTest : MonoBehaviour
{public Vector3[] path;  public float moveSpeed;void Start(){StartCoroutine(MoveOnPath(true));}IEnumerator MoveOnPath(bool loop){do{foreach (var point in path)yield return StartCoroutine(MoveToPosition(point));}while (loop);}IEnumerator MoveToPosition(Vector3 target){while (transform.position != target){transform.position = Vector3.MoveTowards(transform.position, target, moveSpeed * Time.deltaTime);yield return 0;}}IEnumerator Wait(float waitsec){for (float timer = 0; timer < waitsec; timer += Time.deltaTime)yield return 0;}
}

yield其他

这里列举了yield后面可以有的表达式

  1. null,0,1,...... 暂缓一帧,下一帧继续执行

  2. WaitForEndOfFrame - the coroutine executes on the frame, after all of the rendering and GUI is complete 等待帧结束
  3. WaitForFixedUpdate - causes this coroutine to execute at the next physics step, after all physics is calculated 等待一个固定帧
  4. WaitForSeconds - causes the coroutine not to execute for a given game time period
  5. WWW - waits for a web request to complete (resumes as if WaitForSeconds or null)
  6. StartCoroutine(Another coroutine) - in which case the new coroutine will run to completion before the yielder is resumed 等待另一个协程暂停

值得注意的是 WaitForSeconds()受Time.timeScale影响,当Time.timeScale = 0f 时,yield return new WaitForSecond(x) 将不会满足

停止协程

  1. StopCoroutine(string methodName);
  2. StopAllCoroutine();
  3. 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。

总结一下

协程就是:你可以写一段顺序代码,然后标明哪里需要暂停,然后在指定在下一帧或者任意间后,系统会继续执行这段代码

当然,协程不是真多线程,而是在一个线程中实现的

通过协程我们可以方便的做出一个计时器,甚至利用协程控制游戏物体平滑运动

如果你刚接触协程,我希望这篇博客能帮助你了解它们是如何工作的,以及如何来使用它们

深入讲讲IEnumerator

基础迭代器IEnumerator

迭代器是C#中一个普通的接口类,类似于C++ iterator的概念,基础迭代器是为了实现类似for循环 对指定数组或者对象 的 子元素 逐个的访问而产生的。

public interface IEnumerator
{object Current { get; }bool MoveNext();void Reset();
}

以上是IEnumerator的定义

Current() 的实现应该是返回调用者需要的指定类型的指定对象。

MoveNext() 的实现应该是让迭代器前进。

Reset() 的实现应该是让迭代器重置未开始位置

就像上文提到的,C#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)当然IEnumerator是一个interface接口,你不用担心的具体实现

注意以上用的都是“应该是”,也就是说我们可以任意实现一个派生自” IEnumerator”类的3个函数的功能,但是如果不按设定的功能去写,可能会造成被调用过程出错,无限循环

一个简单的例子,遍历并打印一个字符串数组:

public string[] m_StrArray = new string[4];

就可以派生一个迭代器接口的子类

public class StringPrintEnumerator : IEnumerator
{private int m_CurPt = -1;private string[] m_StrArray;public StringPrintEnumerator(string[] StrArray){m_StrArray = StrArray;}///实现public object Current{get{return m_StrArray[m_CurPt];}}public bool MoveNext(){m_CurPt++;if (m_CurPt == m_StrArray.Length)return false;return true;}public void Reset(){m_CurPt = -1;}///实现ENDpublic static void Run(){string[] StrArray = new string[4];StrArray[0] = "A";StrArray[1] = "B";StrArray[2] = "C";StrArray[3] = "D";StringPrintEnumerator StrEnum = new StringPrintEnumerator(StrArray);while (StrEnum.MoveNext()){(string)ObjI = (string)StrEnum.Current;Debug.Log(ObjI);}}
}

运行会依次输出A B C D

但是如果:

不正确的实现Current(返回null,数组下表越界)执行到Debug.Log时候会报错。

不正确地MoveNext(),可能会出现无限循环(当然如果逻辑上正需要这样,也是正确的)

不正确地Reset(),下次再用同一个迭代器时候不能正确工作

所以这三个方法如何才是正确的实现,完全要根据由上层的调用者约定来写

迭代器扩展应用foreach,IEnumerable

C#使用foreach语句取代了每次手写while(StrEnum.MoveNext())进行遍历

同时新定了一个接口类来包装迭代器IEnumerator,也就是IEnumerable,定义为:

public interface IEnumerable
{IEnumerator GetEnumerator();
}

IEnumerable和IEnumerator的区别

可以看到IEnumerable接口非常的简单,只包含一个抽象的方法GetEnumerator(),它返回一个可用于循环访问集合的IEnumerator对象

IEnumerable的作用仅仅是需要派生类写一个返回指定迭代器的实现方法,也就是说IEnumerable仅仅是IEnumerator的一个包装而已。

那么返回的IEnumerator对象呢?它是一个真正的集合访问器,没有它,就不能使用foreach语句遍历集合或数组,因为只有IEnumerator对象才能访问集合中的项,才能进行集合的循环遍历。

那么我们回到foreach

foreach

就像上面提到的,foreach需要的是一个定义了IEnumerator GetEnumerator()方法的对象,当然如果他是派生自IEnumerable对象那就更好了。

我们继续写上文的StringPrintEnumerator类

这里新定义他的IEnumerable派生类MyEnumerable

转载于:https://www.cnblogs.com/zhxmdefj/p/10655033.html

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