C# 异步与 Unity 协程(实例讲解)

C#异步编程实例

假设我们有一个需要从Web获取数据的简单应用。我们可以使用C#的异步编程模型来避免UI线程被HTTP请求阻塞

1using System.Net.Http;
2using System.Threading.Tasks;
3
4public class AsyncExample
5{
6    public async Task<string> FetchDataFromWebAsync(string url)
7    {
8        using (var httpClient = new HttpClient())
9        {
10            try
11            {
12                // 异步发送GET请求
13                HttpResponseMessage response = await httpClient.GetAsync(url);
14                
15                // 确保请求成功
16                response.EnsureSuccessStatusCode();
17
18                // 异步读取响应内容为字符串
19                string responseBody = await response.Content.ReadAsStringAsync();
20
21                return responseBody;
22            }
23            catch (HttpRequestException ex)
24            {
25                Console.WriteLine($"Error fetching data from {url}: {ex.Message}");
26                return null;
27            }
28        }
29    }
30
31    public async void DisplayWebData()
32    {
33        string apiUrl = "https://api.example.com/data";
34        
35        // 使用异步方法获取数据
36        string data = await FetchDataFromWebAsync(apiUrl);
37
38        if (data != null)
39        {
40            Console.WriteLine("Fetched Data:");
41            Console.WriteLine(data);
42        }
43    }
44}
45
46// 使用示例
47public static void Main(string[] args)
48{
49    AsyncExample example = new AsyncExample();
50    example.DisplayWebData(); // 注意,此处并不等待异步操作完成
51    Console.WriteLine("主线程继续执行其他任务...");
52    // 若要等待DisplayWebData完成,可以考虑使用Task.Run(...)或ConfigureAwait(false)并在合适的地方等待任务结束
53}
异步HTTP请求

这个C#示例中,我们定义了一个名为FetchDataFromWebAsync的方法,它负责从指定URL异步获取数据。该方法使用了.NET框架中的System.Net.Http.HttpClient类来进行网络请求。

  1. 首先,我们创建一个新的HttpClient实例,这是一个用于执行HTTP请求的对象。

  2. 我们通过调用httpClient.GetAsync(url)发起一个异步GET请求。这一步会立即返回一个Task<HttpResponseMessage>,而实际的HTTP请求将在后台线程上执行。

  3. 使用await关键字等待GetAsync的结果,当HTTP响应可用时,代码会继续执行。

  4. 接下来,确保响应状态码表示成功(例如200 OK),然后通过response.Content.ReadAsStringAsync()发起另一个异步任务来读取响应体的内容。

  5. 最后,当响应体内容读取完毕后,方法返回字符串形式的响应体内容。

  6. DisplayWebData方法展示了如何调用此异步方法并在其完成后处理数据。注意,由于使用了async void,因此当调用此方法时,主线程不会等待异步操作完成。如果要在主线程中等待操作完成,通常会改用async Task并调用await

Unity协程实例

在Unity中,如果我们想要创建一个每两秒钟显示一次计数器的动画效果,可以使用协程来实现。

1using UnityEngine;
2using System.Collections;
3
4public class CoroutineExample : MonoBehaviour
5{
6    int count = 0;
7
8    IEnumerator CountEveryTwoSeconds()
9    {
10        while (true)
11        {
12            Debug.Log("Count: " + count++);
13            // 暂停协程2秒
14            yield return new WaitForSeconds(2f);
15        }
16    }
17
18    void Start()
19    {
20        // 开始执行协程
21        StartCoroutine(CountEveryTwoSeconds());
22    }
23}

在Unity脚本中,我们创建了一个协程函数CountEveryTwoSeconds,用于模拟每隔两秒打印一次计数器值。

  1. 定义一个整型变量count作为计数器。

  2. CountEveryTwoSeconds是一个IEnumerator类型的方法,它是Unity中协程的标志。通过在函数内部使用yield return语句,可以让函数在特定点暂停执行,并在指定时间后恢复。

  3. 在循环中,首先输出当前的计数器值到Unity的Console窗口。

  4. 使用yield return new WaitForSeconds(2f);使协程暂停2秒。WaitForSeconds是一个Unity内置的YieldInstruction,告诉Unity在指定的时间间隔后恢复执行协程。

  5. Start方法是Unity组件生命周期的一部分,在游戏对象激活时自动调用。在这个方法里,我们通过调用StartCoroutine(CountEveryTwoSeconds());来启动协程。

C#异步编程与Unity协程的区别

  1. 执行环境与用途

    • C#异步编程:主要用于.NET框架中的应用程序,特别是涉及到I/O密集型操作,如网络请求、文件读写、数据库查询等。异步编程的主要目的是充分利用系统资源,减少阻塞,提高程序的响应性和效率。
    • Unity协程:专为Unity游戏引擎设计,主要用于游戏逻辑的异步控制,如定时任务、动画序列、帧间延迟执行等。尽管Unity引擎本身在大部分情况下是单线程的,但协程能够在不阻塞主游戏循环的前提下,实现逻辑的暂停与恢复。
  2. 实现机制

    • C#异步编程:利用async/await关键字,背后由.NET Framework或Core提供支持,使用任务调度器(Task Scheduler)分配线程资源,可跨越多个线程执行任务。当遇到await时,当前方法会被拆分成若干个状态机,等待异步操作完成后继续执行剩余逻辑。
    • Unity协程:在Unity中,协程是通过IEnumerator接口和StartCoroutine函数实现的,执行过程是单线程的,并且遵循Unity的Update、FixedUpdate等游戏循环。通过yield return返回特定的Yield Instruction(如WaitForSecondsWWW等),在下一帧或指定条件达成时恢复执行。
  3. 资源管理

    • C#异步编程:通常与线程池结合使用,可以利用多核CPU资源,适合处理大量并发的异步任务。
    • Unity协程:由于Unity引擎的单线程特性,协程并不会创建额外的线程,而是依附于主线程,通过巧妙的逻辑控制实现类似异步的效果。
  4. 控制粒度

    • C#异步编程:可以细粒度地控制异步操作的每一个环节,例如使用ConfigureAwait控制上下文切换,或使用ContinueWithWhenAll等方法组合多个异步任务。
    • Unity协程:粒度相对固定,通常用于实现简单的延时、等待特定事件发生等情况,逻辑较简单直观。

 

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