[Unity 3d] Unity3D中的协程（Coroutine）详解

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：
 

1. private IEnumerator Test()  
2. {  
3.     WWW www = newWWW(ASSEST_URL);  
4.     yield return www;  
5.     AssetBundle bundle = www.assetBundle;
6. }

 
 
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：

1. IEnumeratorLongComputation()
2. {
3.     while(someCondition)
4.     {
5.         /* 做一系列的工作 */
6.         // 在这里暂停然后在下一帧继续执行
7.         yield return null;
8.     }
9. }

 
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：

1. public void Consumer()
2. {
3.     foreach(int i in Integers())
4.     {
5.         Console.WriteLine(i.ToString());
6.     }
7. }
8. public IEnumerable<int>Integers()
9. {
10.     yield return 1;
11.     yield return 2;
12.     yield return 4;
13.     yield return 8;
14.     yield return 16;
15.     yield return 16777216;
16. }

 
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：
 

1. IEnumeratorTellMeASecret(){
2.   PlayAnimation("LeanInConspiratorially");
3.   while(playingAnimation)
4.     yield return null;
5.   Say("I stole the cookie from the cookie jar!");
6.   while(speaking)
7.     yield return null;
8.   PlayAnimation("LeanOutRelieved");
9.   while(playingAnimation)
10.     yield return null;
11. }

 
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。

1. IEnumerator e =TellMeASecret();
2. while(e.MoveNext()) {
3.     // do whatever you like
4. }

 
 
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：

 

1. Normal coroutineupdates 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:
2. yield; The coroutine will continue afterall Update functions have been called on the next frame.
3. yield WaitForSeconds(2);Continue after a specified time delay, after all Update functions have beencalled for the frame
4. yield WaitForFixedUpdate(); Continue after allFixedUpdate has been called on all scripts
5. yield WWW Continue after a WWW download hascompleted.
6. yield StartCoroutine(MyFunc); Chains thecoroutine, 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：

1. List<IEnumerator>unblockedCoroutines;
2. List<IEnumerator>shouldRunNextFrame;
3. List<IEnumerator>shouldRunAtEndOfFrame;
4. SortedList<float, IEnumerator> shouldRunAfterTimes;
5. foreach(IEnumerator coroutine in unblockedCoroutines){
6.     if(!coroutine.MoveNext())
7.         // This coroutine has finished
8.         continue;
9.     if(!coroutine.Current isYieldInstruction)
10.     {
11.         // This coroutine yielded null, or some other value wedon't understand; run it next frame.
12.         shouldRunNextFrame.Add(coroutine);
13.         continue;
14.     }
15.     if(coroutine.Current isWaitForSeconds)
16.     {
17.         WaitForSeconds wait =(WaitForSeconds)coroutine.Current;
18.         shouldRunAfterTimes.Add(Time.time +wait.duration, coroutine);
19.     }
20.     else if(coroutine.Current isWaitForEndOfFrame)
21.     {
22.         shouldRunAtEndOfFrame.Add(coroutine);
23.     }
24.     else /* similar stuff for other YieldInstruction subtypes */}
25. 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. 文章来源于【狗刨学习网】
 
 
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：

1. YieldInstructiony;
2. if(something)
3. y = null;else if(somethingElse)
4. y = new WaitForEndOfFrame();else
5. y = new WaitForSeconds(1.0f);
6. 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：

1. IEnumeratorDoSomething(){
2.   /* ... */}
3. IEnumeratorDoSomethingUnlessInterrupted(){
4.   IEnumerator e = DoSomething();
5.   bool interrupted = false;
6.   while(!interrupted)
7.   {
8.     e.MoveNext();
9.     yield return e.Current;
10.     interrupted = HasBeenInterrupted();
11.   }}

 
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：

1. IEnumeratorUntilTrueCoroutine(Func fn){
2.    while(!fn()) yield return null;}
3. CoroutineUntilTrue(Func fn){
4.   return StartCoroutine(UntilTrueCoroutine(fn));}
5. IEnumeratorSomeTask(){
6.   /* ... */
7.   yield return UntilTrue(() => _lives < 3);
8.   /* ... */}

 
 

Tags：Unity   协成   Coroutine

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