Unity 协程(Coroutine)原理与用法详解

rustum · 发表于 2022-10-16 14:10

协程在Unity中是一个很重要的概念，我们知道，在使用Unity进行游戏开发时，一般（注意是一般）不考虑多线程，那么如何处理一些在主任务之外的需求呢，Unity给我们提供了协程这种方式
<hr/>
为啥在Unity中一般不考虑多线程

因为在Unity中，只能在主线程中获取物体的组件、方法、对象，如果脱离这些，Unity的很多功能无法实现，那么多线程的存在与否意义就不大了。

<hr/>
既然这样，线程与协程有什么区别呢：

两者在内存的使用上是相同的，共享堆，不共享栈
对于协程而言，同一时间只能执行一个协程，而线程则是并发的，可以同时有多个线程在运行

其实对于两者最关键，最简单的区别是微观上线程是并行（对于多核CPU）的，而协程是串行的，如果你不理解没有关系，通过下面的解释你就明白了。
关于协程

1，什么是协程

协程，从字面意义上理解就是协助程序的意思，我们在主任务进行的同时，需要一些分支任务配合工作来达到最终的效果

稍微形象的解释一下，想象一下，在进行主任务的过程中我们需要一个对资源消耗极大的操作时候，如果在一帧中实现这样的操作，游戏就会变得十分卡顿，这个时候，我们就可以通过协程，在一定帧内完成该工作的处理，同时不影响主任务的进行。
2，协程的原理

首先需要了解协程不是线程，协程依旧是在主线程中进行
然后要知道协程是通过迭代器来实现功能的，通过关键字IEnumerator来定义一个迭代方法，注意使用的是IEnumerator，而不是IEnumerable：
两者之间的区别：

IEnumerator：是一个实现迭代器功能的接口
IEnumerable：是在IEnumerator基础上的一个封装接口，有一个GetEnumerator()方法返回IEnumerator

在迭代器中（其实就是携程代码中）呢，最关键的是yield的使用，这是实现我们协程功能的主要途径，通过该关键方法，可以使得协程的运行暂停、记录下一次启动的时间与位置等等：

关于迭代器的具体解释：

可以参考：

由于yield在协程中的特殊性，与关键性，我们到后面在单独解释，先介绍一下协程如何通过代码实现
3、协程的使用

首先通过一个迭代器定义一个返回值为IEnumerator的方法，然后再程序中通过StartCoroutine来开启一个协程即可：在正式开始代码之前，需要了解StartCoroutine的两种重载方式：
StartCoroutine（string methodName）：这种是没有参数的情况，直接通过方法名（字符串形式）来开启协程
StartCoroutine（IEnumerator routine）：通过方法形式调用
StartCoroutine（string methodName，object values):带参数的通过方法名进行调用
//协程开启的方式主要是上面的三种形式，如果你还是不理解，可以查看下面代码：
//通过迭代器定义一个方法
IEnumerator Demo(int i)
{
      //代码块

      yield return 0;
//代码块
}

//在程序种调用协程
public void Test()
{
      //第一种与第二种调用方式,通过方法名与参数调用
      StartCoroutine(&#34;Demo&#34;, 1);

      //第三种调用方式，通过调用方法直接调用
      StartCoroutine(Demo(1));
}
      在一个协程开始后，同样会对应一个结束协程的方法StopCoroutine与StopAllCoroutines两种方式，但是需要注意的是，两者的使用需要遵循一定的规则，在介绍规则之前，同样介绍一下关于StopCoroutine重载：
StopCoroutine（string methodName）：通过方法名（字符串）来进行
StopCoroutine（IEnumerator routine）:通过方法形式来调用
StopCoroutine(Coroutine routine)：通过指定的协程来关闭
      刚刚我们说到他们的使用是有一定的规则的，那么规则是什么呢，答案是前两种结束协程方法的使用上，如果我们是使用StartCoroutine（string methodName）来开启一个协程的，那么结束协程就只能使用StopCoroutine（string methodName）和StopCoroutine(Coroutine routine)来结束协程，可以在文档中找到这句话：

4、关于yield

在上面，我们已经知道yield 的关键性，要想理解协程，就要理解yield
      如果你了解Unity的脚本的生命周期，你一定对yield这几个关键词很熟悉，没错，yield 也是脚本生命周期的一些执行方法，不同的yield 的方法处于生命周期的不同位置，可以通过下图查看：

      通过这张图可以看出大部分yield位置Update与LateUpdate之间，而一些特殊的则分布在其他位置，这些yield代表什么意思呢，又为啥位于这个位置呢

首先解释一下位于Update与LateUpdate之间这些yield 的含义：

yield return null; 暂停协程等待下一帧继续执行
yield return 0或其他数字; 暂停协程等待下一帧继续执行
yield return new WairForSeconds(时间); 等待规定时间后继续执行
yield return StartCoroutine(&#34;协程方法名&#34;);开启一个协程（嵌套协程)
在了解这些yield的方法后，可以通过下面的代码来理解其执行顺序：
void Update()
{
      Debug.Log(&#34;001&#34;);
      StartCoroutine(&#34;Demo&#34;);
      Debug.Log(&#34;003&#34;);

}
private void LateUpdate()
{
      Debug.Log(&#34;005&#34;);
}

IEnumerator Demo()
{
      Debug.Log(&#34;002&#34;);

      yield return 0;
      Debug.Log(&#34;004&#34;);
}
将上面的脚本挂载到物体上，运行游戏场景，来查看打印的日志，可以看到下面的日志记录：
日志记录：

      可以很清晰的看出，协程虽然是在Update中开启，但是关于yield return null后面的代码会在下一帧运行，并且是在Update执行完之后才开始执行，但是会在LateUpdate之前执行
<hr/>接下来看几个特殊的yield，他们是用在一些特殊的区域，一般不会有机会去使用，但是对于某些特殊情况的应对会很方便

yield return GameObject; 当游戏对象被获取到之后执行
yield return new WaitForFixedUpdate()：等到下一个固定帧数更新
yield return new WaitForEndOfFrame():等到所有相机画面被渲染完毕后更新
yield break; 跳出协程对应方法，其后面的代码不会被执行
      通过上面的一些yield一些用法以及其在脚本生命周期中的位置，我们也可以看到关于协程不是线程的概念的具体的解释，所有的这些方法都是在主线程中进行的，只是有别于我们正常使用的Update与LateUpdate这些可视的方法
<hr/>5、协程几个小用法

5.1、将一个复杂程序分帧执行：
      如果一个复杂的函数对于一帧的性能需求很大，我们就可以通过yield return null将步骤拆除，从而将性能压力分摊开来，最终获取一个流畅的过程，这就是一个简单的应用。
      举一个案例，如果某一时刻需要使用Update读取一个列表，这样一般需要一个循环去遍历列表，这样每帧的代码执行量就比较大，就可以将这样的执行放置到协程中来处理：
public class Test : MonoBehaviour
{
public List<int> nums = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };

private void Update()
{
      if(Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
      {
         StartCoroutine(PrintNum(nums));
      }
}
//通过协程分帧处理
IEnumerator PrintNum(List<int> nums)
{
      foreach(int i in nums)
      {
         Debug.Log(i);
         yield return null;

      }

}
}
上面只是列举了一个小小的案例，在实际工作中会有一些很消耗性能的操作的时候，就可以通过这样的方式来进行性能消耗的分消.
5.2、进行计时器工作

当然这种应用场景很少，如果我们需要计时器有很多其他更好用的方式，但是你可以了解是存在这样的操作的，要实现这样的效果，需要通过yield return new WaitForSeconds()的延时执行的功能：

IEnumerator Test()
{
      Debug.Log(&#34;开始&#34;);
      yield return new WaitForSeconds(3);
      Debug.Log(&#34;输出开始后三秒后执行我&#34;);
}
5.3、异步加载等功能
只要一说到异步，就必定离不开协程，因为在异步加载过程中可能会影响到其他任务的进程，这个时候就需要通过协程将这些可能被影响的任务剥离出来。
常见的异步操作有：

AB包资源的异步加载
Reaources资源的异步加载
场景的异步加载
WWW模块的异步请求

这些异步操作的实现都需要协程的支持，可以通过一篇场景加载界面实现的文章来理解该内容：

关于异步的文章：

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