文章目錄

• • • • 9.1 會(huì)吐水的鐵皮怪
      • 9.2 狀態(tài)機(jī)是什么
      • 9.3 使用協(xié)程實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)
      • 9.4 進(jìn)程與線程
      • • 9.4.1 什么是進(jìn)程
        • 9.4.2 什么是線程
      • 9.5 Unity的協(xié)程
      • • 9.5.1 Unity的協(xié)程是什么
        • 9.5.2 Unity生命周期對(duì)協(xié)程的影響
        • 9.5.3 協(xié)程的啟動(dòng)
        • 9.5.4 協(xié)程的退出
        • 9.5.5 協(xié)程的主要應(yīng)用

簡(jiǎn)介：我是一名Unity游戲開發(fā)工程師，皮皮是我養(yǎng)的貓，會(huì)講人話，它接到了喵星的特殊任務(wù)：學(xué)習(xí)編程，學(xué)習(xí)Unity游戲開發(fā)。
于是，發(fā)生了一系列有趣的故事。

9.1 會(huì)吐水的鐵皮怪

我把衣服丟進(jìn)洗衣機(jī)里，倒入洗衣粉，調(diào)節(jié)水量，按了速洗，啟動(dòng)。
皮皮豎著尾巴跟過來，我伸了個(gè)懶腰回到電腦前繼續(xù)寫文章。
不久，聽到水聲嘩嘩嘩地流，不祥的預(yù)感。我趕緊起身去看，水漫金山了。
“手欠貓！又把洗衣機(jī)的水管掏出來了！”
看了眼皮皮幼稚的圓臉，算了算了。
皮皮：“這個(gè)鐵皮怪為什么可以一次性吐那么多水出來？”
我一臉黑線：“這個(gè)叫洗衣機(jī)，它的功能就是洗衣服，水是從上面進(jìn)水口進(jìn)來的。”
皮皮舔舔自己的腳毛，仿佛在質(zhì)疑洗衣機(jī)。

9.2 狀態(tài)機(jī)是什么

我拿出紙和筆，畫了洗衣機(jī)的狀態(tài)圖。

我：“你可以把洗衣機(jī)看成是一個(gè)有限狀態(tài)機(jī)。”
皮皮：“什么是有限狀態(tài)機(jī)？”
我：“有限狀態(tài)機(jī)是一種數(shù)學(xué)模型，英文全稱是Finite State Machine，縮寫FSM，簡(jiǎn)稱狀態(tài)機(jī)，它是現(xiàn)實(shí)事物運(yùn)行規(guī)則抽象而成的一個(gè)數(shù)學(xué)模型。”
我繼續(xù)講：“看這里，洗衣機(jī)有幾個(gè)狀態(tài)：開始、進(jìn)水、漂洗、排水、脫水、結(jié)束。這些狀態(tài)由一系列事件來驅(qū)動(dòng)，比如按啟動(dòng)按鈕，開始進(jìn)水，水位達(dá)到目標(biāo)水位，進(jìn)入漂洗狀態(tài)，正轉(zhuǎn)5秒，停2秒，反轉(zhuǎn)5秒，停2秒，循環(huán)執(zhí)行10次，然后進(jìn)入排水狀態(tài)，達(dá)到最低水位，進(jìn)入脫水狀態(tài)，脫水30秒，接著又回到進(jìn)水狀態(tài)，重復(fù)上述流程3次，最終結(jié)束。”
皮皮：“哇，好復(fù)雜，它也是程序控制的嗎？”
我：“是的呀，我們可以用代碼寫一個(gè)簡(jiǎn)單的狀態(tài)機(jī)。”

9.3 使用協(xié)程實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)

我打開Unity，創(chuàng)建了一個(gè)腳本CoroutineTest.cs。

CoroutineTest.cs代碼如下

using System.Collections; using UnityEngine;public class CoroutineTest : MonoBehaviour {/// <summary>/// 當(dāng)前狀態(tài)/// </summary>private int m_state;void Start(){// 設(shè)置初始狀態(tài)m_state = 0;// 使用協(xié)程啟動(dòng)狀態(tài)機(jī)StartCoroutine(TestFSM());}/// <summary>/// 使用協(xié)程實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的狀態(tài)機(jī)/// </summary>/// <returns></returns>private IEnumerator TestFSM(){Debug.Log("初始狀態(tài)：" + m_state);while (true){switch (m_state){case 0:{// 檢測(cè)空白鍵是否按下if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space)){Debug.Log("按下了空白鍵，狀態(tài)切換: 0->1");m_state = 1;}}break;case 1:{// 檢測(cè)空白鍵是否按下if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space)){Debug.Log("按下了空白鍵，狀態(tài)切換: 1->0");m_state = 0;}}break;}yield return null;}} }

將腳本掛到Main Camera上，點(diǎn)擊運(yùn)行。
輸出了

初始狀態(tài)：0

如下

按一下空白鍵，輸出了

按下了空白鍵，狀態(tài)切換: 0->1

如下

再按一下空白鍵，輸出了

按下了空白鍵，狀態(tài)切換: 1->0

如下

皮皮：“上面的代碼有點(diǎn)看不懂，StartCoroutine、IEnumerator、yield return null是什么？”
我：“上面用到了Unity的協(xié)程。”
皮皮：“你之前都沒教我協(xié)程，直接一上來就寫我看不懂的代碼，不厚道。”
我：“程序員是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)的職業(yè)，實(shí)際項(xiàng)目中遇到一些沒學(xué)過的東西很正常，特別是現(xiàn)在這個(gè)知識(shí)爆炸的時(shí)代。不懂就查，自學(xué)能力是程序員最重要的能力之一，不要總是依賴別人教你。”
我心想會(huì)不會(huì)有點(diǎn)過分，皮皮只是拔了洗衣機(jī)的水管。
沒想到皮皮很認(rèn)真地點(diǎn)了點(diǎn)頭，然后望著我呆呆地問：“怎么查？”
我的錯(cuò)，我之前沒教過皮皮如何使用搜索引擎。
我打開CSDN，說：“以后你有問題可以在CSDN搜索，我給你注冊(cè)個(gè)賬號(hào)，實(shí)在不懂，你就訪問這個(gè)人的博客 https://blog.csdn.net/linxinfa，給他留言或者私信，他看到了會(huì)耐心回答你的問題的。”
剛好，這個(gè)時(shí)候衣服洗好了，我去把衣服拿出來晾好。
我回到屋內(nèi)時(shí)，皮皮轉(zhuǎn)過頭說：“查了很多文章，還是沒明白協(xié)程的準(zhǔn)確定義。”
我：“看在你這么認(rèn)真的態(tài)度，我來講給你聽吧。要搞明白協(xié)程，需要先理解進(jìn)程與線程。”

9.4 進(jìn)程與線程

9.4.1 什么是進(jìn)程

進(jìn)程是一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集上的一次動(dòng)態(tài)執(zhí)行的過程，是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位，是應(yīng)用程序運(yùn)行的載體。
簡(jiǎn)單來說，進(jìn)程就是應(yīng)用程序的啟動(dòng)實(shí)例，比如我們打開Unity編輯器，其實(shí)就是啟動(dòng)了一個(gè)Unity編輯器進(jìn)程。我們可以在任務(wù)管理器中看到操作系統(tǒng)中運(yùn)行的進(jìn)程。推薦使用ProcessExplorer來查看進(jìn)程。
ProcessExplorer下載地址：https://docs.microsoft.com/zh-cn/sysinternals/downloads/process-explorer
如下，在ProcessExplorer中看到了Unity.exe進(jìn)程，一個(gè)進(jìn)程可以啟動(dòng)另一個(gè)進(jìn)程，比如Unity.exe進(jìn)程又啟動(dòng)了UnityCrashHandle64.exe這個(gè)進(jìn)程來監(jiān)聽Unity.exe的崩潰。

9.4.2 什么是線程

線程是程序執(zhí)行中一個(gè)單一的順序控制流程，是程序執(zhí)行流的最小單元，是處理器調(diào)度和分派的基本單位。
一個(gè)進(jìn)程可以有一個(gè)或多個(gè)線程，各個(gè)線程之間共享程序的內(nèi)存空間，也就是所在進(jìn)程的內(nèi)存空間。
同樣使用ProcessExplorer，可以查看某個(gè)進(jìn)程中的線程。
右鍵Unity.exe進(jìn)程，點(diǎn)擊菜單Properties。

點(diǎn)擊Threads標(biāo)簽頁，可以看到它創(chuàng)建的線程，可以看到Unity.exe進(jìn)程創(chuàng)建了97個(gè)線程。

9.5 Unity的協(xié)程

9.5.1 Unity的協(xié)程是什么

簡(jiǎn)單來說，協(xié)程是一個(gè)有多個(gè)返回點(diǎn)的函數(shù)。

協(xié)程不是多線程，協(xié)程還是在主線程里面。進(jìn)程和線程由操作系統(tǒng)調(diào)度，協(xié)程由程序員在協(xié)程的代碼里面顯示調(diào)度。

在Unity運(yùn)行時(shí)，調(diào)用協(xié)程就是開啟了一個(gè)IEnumerator（迭代器），協(xié)程開始執(zhí)行，在執(zhí)行到y(tǒng)ield return之前和其他的正常的程序沒有差別，但是當(dāng)遇到y(tǒng)ield return之后會(huì)立刻返回，并將該函數(shù)暫時(shí)掛起。在下一幀遇到FixedUpdate或者Update之后判斷yield return后邊的條件是否滿足，如果滿足則向下執(zhí)行。

9.5.2 Unity生命周期對(duì)協(xié)程的影響

我拿出紙和筆，畫了MonoBehvaviour生命周期的一部分。

皮皮：“我記得FixedUpdate、Update和LateUpdate這三個(gè)函數(shù)，上次你講MonoBehvaviour生命周期的時(shí)候有講到。”
我：“記性不錯(cuò)，本質(zhì)上，Unity的協(xié)程是一個(gè)迭代器，遇到y(tǒng)ield return的時(shí)候就掛起來，然后在MonoBehvaviour的生命周期中判斷條件是否滿足，滿足地話則迭代器執(zhí)行下一步。”

9.5.3 協(xié)程的啟動(dòng)

使用StartCoroutine啟動(dòng)協(xié)程，例：

IEnumerator TestCoroutine() {yield return null; }

啟動(dòng)協(xié)程

// 得到迭代器 IEnumerator itor = TestCoroutine(); // 啟動(dòng)協(xié)程 StartCoroutine(itor);// 也可以直接這樣寫 // StartCoroutine(TestCoroutine());

皮皮：“這個(gè)IEnumerator是什么？”
我：“IEnumerator是一個(gè)迭代器接口，它有一個(gè)重要的方法MoveNext。”

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

Unity的協(xié)程遇到y(tǒng)ield return的時(shí)候就掛起來，迭代器游標(biāo)記錄了當(dāng)前運(yùn)行的位置，即Current，調(diào)用MoveNext()的時(shí)候，迭代器游標(biāo)就下移一步，協(xié)程就從上一次的位置繼續(xù)運(yùn)行。
皮皮：“沒有看到哪里去調(diào)用了這個(gè)MoveNext()呀。”
我：“Unity底層幫我們調(diào)用的，就像MonoBehvaviour的Update函數(shù)一樣。”
皮皮：“那如果我把MonoBehvaviour腳本禁用，協(xié)程還會(huì)繼續(xù)執(zhí)行嗎？”
我：“協(xié)程的運(yùn)行是和MonoBehvaviour平行的，執(zhí)行了StartCoroutine之后，禁用MonoBehvaviour腳本，不會(huì)影響協(xié)程的運(yùn)行，不過如果禁用了gameObject，則協(xié)程會(huì)立即退出，即使重新激活gameObject，協(xié)程也不會(huì)繼續(xù)運(yùn)行。”

9.5.4 協(xié)程的退出

做個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試，CoroutineTest.cs腳本代碼如下：

using System.Collections; using UnityEngine;public class CoroutineTest : MonoBehaviour {void Start(){// 啟動(dòng)協(xié)程StartCoroutine(TestCoroutine());}IEnumerator TestCoroutine(){while(true){Debug.Log("Coroutine is running");yield return null;}} }

將CoroutineTest.cs腳本掛到一個(gè)空物體上

可以看到Console窗口輸出了日志，輸出了Coroutine is running。

我們可以從調(diào)用堆棧中看到，第一條日志是我們通過StartCoroutine啟動(dòng)協(xié)程，內(nèi)部其實(shí)是執(zhí)行了一次迭代器的MoveNext方法。
而后面的日志，是通過UnityEngine.SetupCoroutine對(duì)象調(diào)用InvokeMoveNext方法，再執(zhí)行了迭代器的MoveNext方法。

此時(shí)，我們把CoroutineTest腳本禁用，并不會(huì)影響協(xié)程的運(yùn)行，日志會(huì)繼續(xù)輸出。

但如果把gameObject禁用，則協(xié)程立即停止了，即使重新激活gameObject，協(xié)程也不會(huì)繼續(xù)運(yùn)行了。

皮皮：“上面是我們通過禁用gameObject讓協(xié)程退出，如果使用代碼的方式，如何強(qiáng)制退出協(xié)程呢？”
我：“有兩種方式。”
方式一，啟動(dòng)協(xié)程是，把迭代器對(duì)象緩存起來，

// 啟動(dòng)協(xié)程 var itor = TestCoroutine(); StartCoroutine(itor);

然后我們就可以使用StopCoroutine方法來強(qiáng)制退出協(xié)程了。

// 退出協(xié)程 StopCoroutine(itor);

方式二，是在協(xié)程內(nèi)部執(zhí)行yeild break。

IEnumerator TestCoroutine() {while(true){Debug.Log("Coroutine is running");// yield break會(huì)直接退出協(xié)程yield break;}Debug.Log("這里永遠(yuǎn)不會(huì)被執(zhí)行到"); }

9.5.5 協(xié)程的主要應(yīng)用

我：“協(xié)程的方便之處就是可以使用看似同步的寫法來寫異步的邏輯，這樣可以避免大量的委托回調(diào)函數(shù)。”
皮皮：“什么是回調(diào)函數(shù)？”
我：“舉個(gè)例子，剛剛洗衣機(jī)的狀態(tài)圖還記得嗎，進(jìn)水是一個(gè)過程，需要等，站在程序的角度說，它是一個(gè)耗時(shí)的操作，當(dāng)達(dá)到設(shè)定水位的時(shí)候，才進(jìn)入漂洗狀態(tài)。如果不用協(xié)程，我們可能就需要申明一個(gè)委托函數(shù)，把進(jìn)入漂洗狀態(tài)的函數(shù)設(shè)置給這個(gè)委托，當(dāng)達(dá)到設(shè)定水位的時(shí)候，調(diào)用這個(gè)委托函數(shù)，即可進(jìn)入漂洗狀態(tài)，這個(gè)委托函數(shù)就是回調(diào)函數(shù)。”
類似下面這樣

using UnityEngine;// 洗衣機(jī) public class Washer : MonoBehaviour {public enum WASHER_STATE{/// <summary>/// 準(zhǔn)備/// </summary>INIT,/// <summary>/// 加水/// </summary>ADD_WATER,/// <summary>/// 漂洗/// </summary>POTCH}/// <summary>/// 狀態(tài)/// </summary>private WASHER_STATE m_state;/// <summary>/// 飄洗的委托/// </summary>System.Action m_potchDelegate;/// <summary>/// 水位/// </summary>int m_waterLevel;private void Start(){StartWasher();}void Update(){switch (m_state){case WASHER_STATE.ADD_WATER:{m_waterLevel += 1;// 判斷是否達(dá)到水位if (m_waterLevel >= 60){// 調(diào)用漂洗委托if(null != m_potchDelegate){m_potchDelegate();}}}break;case WASHER_STATE.POTCH:{// TODObreak;}}}// 啟動(dòng)洗衣機(jī)void StartWasher(){// 把漂洗函數(shù)賦值給委托m_potchDelegate = Potch;m_state = WASHER_STATE.INIT;// 加水AddWater();}// 進(jìn)水void AddWater(){// 進(jìn)入進(jìn)水狀態(tài)m_state = WASHER_STATE.ADD_WATER;}// 漂洗void Potch(){// 進(jìn)入漂洗狀態(tài)m_state = WASHER_STATE.POTCH;} }

如果使用協(xié)程，則代碼可以簡(jiǎn)潔。

using System.Collections; using UnityEngine;// 洗衣機(jī) public class Washer : MonoBehaviour {/// <summary>/// 水位/// </summary>int m_waterLevel;private void Start(){StartCoroutine(StartWasher());}// 啟動(dòng)洗衣機(jī)IEnumerator StartWasher(){// 加水while (true){m_waterLevel += 1;if(m_waterLevel >= 60){break;}yield return null;}// TODO 漂洗} }

皮皮：“太酷了，看出來狀態(tài)機(jī)很適合使用協(xié)程來實(shí)現(xiàn)。”
我：“是的呀，現(xiàn)在看明白了吧。”
皮皮：“那個(gè)yield return null是不是可以看做是等一幀的意思？”
我：“是的，執(zhí)行yield return null，協(xié)程就掛起了，在下一幀Update之后會(huì)執(zhí)行yield null，就會(huì)執(zhí)行協(xié)程迭代器的MoveNext，從而繼續(xù)執(zhí)行協(xié)程。”
皮皮：“生命周期中有個(gè)yield WaitForSeconds，這個(gè)WaitForSeconds是等n秒的意思嗎？”
我：“是的，我可以使用它實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的延時(shí)調(diào)用。”
示例：

IEnumerator DelayCallTest() {Debug.Log("測(cè)試 WaitForSeconds");yield return new WaitForSeconds(3);Debug.Log("這里會(huì)在3秒后被執(zhí)行"); }

皮皮：“可以了，我現(xiàn)在需要停下去休息一下，yield return new WaitForSeconds(9999);”
我：“我也要去休息一下了，yield break。”

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《學(xué)Unity的貓》——第十章：Unity的物理碰撞，流浪喵星計(jì)劃

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《学Unity的猫》——第九章：状态机与Unity协程，好奇猫与铁皮怪水管的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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