【Unity3D】协同程序

1 简介

        1）协程概念 

        协同程序（Coroutine）简称协程，是伴随主线程一起运行的程序片段，是一个能够暂停执行的函数，用于解决程序并行问题。协程是 C# 中的概念，由于 Unity3D 的渲染操作是基于帧实现的，使用线程（Thread）不便于控制，因此 Unity3D 选择使用协程实现并发效果。

        协程并不是取代线程，而且抽象于线程之上。线程是系统调度的基本单位，是被分割的 CPU 资源；协程是组织好的代码流程，同一时间其实只有一个协程拥有运行权，相当于单线程的能力。协程需要线程来承载运行，线程是协程的资源，但协程不会直接使用线程，协程直接利用的是执行器（Interceptor），执行器可以关联任意线程或线程池，可以是当前线程、UI线程、新建线程.。

        协程是一个能够暂停执行的函数，在收到中断指令后暂停执行，并立即返回主函数，执行主函数剩余的部分，直到中断指令完成后，从中断指令的下一行继续执行协程剩余的部分。函数体全部执行完成，协程结束。协程能保留上一次调用时的状态，每次过程重入时，就相当于进入上一次调用的状态。由于中断指令的出现，使得可以将一个函数分割到多个帧里执行。

        2）中断指令

// 协程在所有脚本的FixedUpdate执行之后,等待一个fixed时间间隔之后再继续执行
yield return WaitForFixedUpdate();
// 协程将在下一帧所有脚本的Update执行之后,再继续执行
yield return null;
// 协程在延迟指定时间,且当前帧所有脚本的 Update全都执行结束后才继续执行
yield return new WaitForSeconds(seconds);
// 与WaitForSeconds类似, 但不受时间缩放影响
yield return WaitForSecondsRealtime(seconds);
// 协程在WWW下载资源完成后,再继续执行
yield return new WWW(url);
// 协程在指定协程执行结束后,再继续执行
yield return StartCoroutine();
// 当返回条件为假时才执行后续步骤
yield return WaitWhile();
// 等待帧画面渲染结束
yield return new WaitForEndOfFrame();

        补充：中断对象可以使用静态全局变量，避免产生过多临时对象、频繁触发 GC。 

        3）协程的执行周期

        4）协程与线程的区别

• 一个线程可以有多个协程；
• 线程是协程的资源，协程通过 Interceptor 来间接使用线程这个资源；
• 线程是同步机制，必须等待方法执行完才能返回执行后续方法；协程是异步机制，不需要等方法执行完就可以返回继续执行后续方法；
• 线程是抢占式，进行线程切换，需要使用锁机制，多线程执行顺序具有一定随机性；协程是非抢占式的，多协程执行顺序由其启动顺序决定。

2 协程的使用

        1）创建协程

private IEnumerator CorutineTest() {
    Debug.Log("CorutineTest, 1");
    yield return null;
    Debug.Log("CorutineTest, 2");
    yield return new WaitForSeconds(0.05f);
    Debug.Log("CorutineTest, 3");
    yield return new WaitForFixedUpdate();
    Debug.Log("CorutineTest, 4");
    yield return new WWW("https://mazwai.com/download_new.php?hash=b524357ef93c1e6ad0245c04c721e479");
    Debug.Log("CorutineTest, 5");
}

        2）启动协程

private void Start() {
    // 形式一
    StartCoroutine(CorutineTest()); 
    StartCoroutine(CorutineTest("arg"));
    // 形式二, 此方式最多只能传1个参数
    StartCoroutine("CorutineTest"); 
    StartCoroutine("CorutineTest", "arg");
    // 形式三
    IEnumerator corutin = CorutineTest();
    StartCoroutine(corutin);
}

        3）停止协程

public void StopCoroutine(Coroutine routine);
public void StopCoroutine(IEnumerator routine);
public void StopCoroutine(string methodName); // 只能停止用字符串方法启动的协程
public void StopAllCoroutines();
yield break; // 跳出协程

        4）Start 协程

private IEnumerator Start() { // 此时程序中不能再有其他Start方法
    yield return StartCoroutine(CorutineTest());
}

3 协程的应用

        1）案例一

using System.Collections;
using UnityEngine;
 
public class CorutineController : MonoBehaviour {
    private void Start() {
        Debug.Log("Start-before");
        StartCoroutine(CorutineTest(3));
        Debug.Log("Start-after");
    }
 
    private void Update() {
        Debug.Log("Update");
    }
 
    private IEnumerator CorutineTest(int count) {
        Debug.Log("CorutineTest, start");
        yield return null;
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            Debug.Log("CorutineTest, " + i);
            yield return null;
        }
        Debug.Log("CorutineTest, end");
    }
}

        运行结果如下：

        从运行结果中可以看出：协程中的方法 CorutineTest 并没有阻塞 Satrt 的后续代码及 Update 方法执行。

         2）案例二

        在 Hierarchy 窗口创建 Image 对象，并给其添加 CorutineController 脚本组件，如下：

        CorutineController.cs

using System.Collections;
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;
using System.IO;
 
public class CorutineController : MonoBehaviour {
    private Image image;
 
    private void Awake() {
        image = GetComponent();
        StartCoroutine(DownLoadPicture());
    }
 
    private IEnumerator DownLoadPicture() {
        WWW www = new WWW("https://i0.hdslb.com/bfs/article/f04bc0a016e6d88c602047a39364a42cb27ea170.jpg@942w_531h_progressive.jpeg");
        // yield return www; // 等待www下载完毕
        while (!www.isDone) {
            Debug.Log("CorutineTest, progress = " + www.progress); // 打印下载进度
            yield return null; // 等待www下载完毕
        }
        Texture2D texture = www.texture;
        texture.name = "girl";
        image.sprite = Sprite.Create(texture, new Rect(0, 0, texture.width, texture.height), Vector2.zero);
        GetComponent().sizeDelta = new Vector2(texture.width, texture.height);
        File.WriteAllBytes(Application.dataPath + "/CorutineScene/girl.jpeg", www.bytes); // 保存图片
    }
}

        运行效果：