经常引用的Unity3D协程详细信息已死。由于在评论和答案中提到了它,因此我将在此处发布文章的内容。此内容来自此镜像。
Unity3D协程详细
游戏中的许多过程都是在多个框架的过程中进行的。您已经获得了“密集”过程,例如寻路,该过程在每个帧上都非常努力,但是会分成多个帧,以免对帧率产生太大影响。您拥有诸如游戏触发器之类的“稀疏”过程,这些过程在大多数框架中均不执行任何操作,但有时会被要求进行关键工作。而且您在两者之间有各种各样的过程。
每当您要创建一个将在多个框架上进行的过程(而无需多线程)时,您都需要找到某种方法将工作分解为可以每帧运行一个的块。对于任何具有中央循环的算法,这都是显而易见的:例如,可以构造A *路径查找器,使其半永久性地维护其节点列表,每帧仅处理开放列表中的少数节点,而无需尝试一口气完成所有工作。需要进行一些平衡来管理延迟–毕竟,如果将帧速率锁定为每秒60或30帧,那么您的处理将仅每秒执行60或30个步骤,这可能会导致该处理仅执行总体而言太长。整洁的设计可能在一个级别上提供最小的工作单元–例如 处理单个A *节点-并在顶层将工作分组到更大的块中-例如,继续处理A *节点X毫秒。(尽管我没有,但有些人称其为“时间片”)。
尽管如此,允许以这种方式分解作品意味着您必须将状态从一帧转移到下一帧。如果要破坏迭代算法,则必须保留所有迭代之间共享的所有状态,以及跟踪下一个要执行的迭代的方法。通常情况并不算太糟-“ A *探路者类”的设计非常明显-但在其他情况下,也不太令人满意。有时,您将面临着长时间的计算,这些计算将逐帧进行各种工作;捕获状态的对象最终会变成一堆半有用的“局部变量”,这些局部变量用于将数据从一帧传递到下一帧。而且,如果您处理的是稀疏进程,那么通常最终不得不实现一个小型状态机,以仅跟踪何时应该完成工作。
如果不是只需要跨多个帧显式跟踪所有状态,而不需要多线程并管理同步和锁定等等,那岂不是整洁的了,您可以将函数编写为单个代码块,并且标记功能应“暂停”并在以后进行的特定位置?
Unity –以及其他许多环境和语言–以协程的形式提供此功能。
他们看起来如何?在“ Unityscript”(Javascript)中:
function LongComputation()
{
while(someCondition)
{
/* Do a chunk of work */
// Pause here and carry on next frame
yield;
}
}
在C#中:
IEnumerator LongComputation()
{
while(someCondition)
{
/* Do a chunk of work */
// Pause here and carry on next frame
yield return null;
}
}
它们如何运作?让我快速地说一下,我不为Unity Technologies工作。我还没有看到Unity源代码。我从未见过Unity协程引擎的胆量。但是,如果他们以与我将要描述的方式完全不同的方式来实现它,那么我会感到非常惊讶。如果来自UT的任何人想了解一下它的实际工作原理,那就太好了。
大线索是在C#版本中。首先,请注意该函数的返回类型是IEnumerator。其次,请注意,其中一项陈述是收益回报。这意味着yield必须是关键字,并且Unity的C#支持是vanilla C#3.5,因此它必须是vanilla C#3.5关键字。确实,这是在MSDN中 –在谈论一种叫做“迭代器块”的东西。发生什么了?
首先,有这种IEnumerator类型。IEnumerator类型的作用类似于序列上的光标,它提供两个重要的成员:Current(该属性为您提供光标当前所处的元素)和MoveNext(),该函数可移动到序列中的下一个元素。因为IEnumerator是一个接口,所以它没有确切说明如何实现这些成员。MoveNext()可以只向Current中添加一个,或者可以从文件中加载新值,或者可以从Internet下载图像并将其哈希并存储在Current中,或者甚至可以对第一件事做一件事。元素,而第二个元素则完全不同。如果需要,您甚至可以使用它生成无限序列。MoveNext()计算序列中的下一个值(如果没有更多值,则返回false),
通常,如果您想实现一个接口,则必须编写一个类,实现成员,等等。迭代器块是实现IEnumerator的一种便捷方法,而没有任何麻烦-您只需遵循一些规则,并且IEnumerator实现是由编译器自动生成的。
迭代器块是一个常规函数,该函数(a)返回IEnumerator,并且(b)使用yield关键字。那么yield关键字实际上是做什么的呢?它声明序列中的下一个值是-或没有更多值。代码遇到收益率返回X或收益率中断的点是IEnumerator.MoveNext()应该停止的点;收益率返回X导致MoveNext()返回true,而Current被赋值为X,而收益率中断导致MoveNext()返回false。
现在,这就是窍门。序列返回的实际值不必紧要紧。您可以重复调用MoveNext(),并忽略Current;计算仍将执行。每次调用MoveNext()时,您的迭代器块都会运行到下一个“ yield”语句,无论它实际产生什么表达式。因此,您可以编写如下内容:
IEnumerator TellMeASecret()
{
PlayAnimation("LeanInConspiratorially");
while(playingAnimation)
yield return null;
Say("I stole the cookie from the cookie jar!");
while(speaking)
yield return null;
PlayAnimation("LeanOutRelieved");
while(playingAnimation)
yield return null;
}
您实际编写的是一个迭代器块,该迭代器块会生成一长串空值,但是重要的是它计算这些空值所做的工作的副作用。您可以使用如下所示的简单循环运行此协程:
IEnumerator e = TellMeASecret();
while(e.MoveNext()) { }
或者,更有用的是,您可以将其与其他工作混合使用:
IEnumerator e = TellMeASecret();
while(e.MoveNext())
{
// If they press 'Escape', skip the cutscene
if(Input.GetKeyDown(KeyCode.Escape)) { break; }
}
正如您所看到的,每个时间都到了,每个yield return语句必须提供一个表达式(如null),以便迭代器块有一些内容实际分配给IEnumerator.Current。一长串空值并不是完全有用,但是我们对副作用更感兴趣。不是吗
实际上,我们可以使用该表达式进行一些操作。如果我们产生的东西表明我们期望需要做更多的工作,而不仅仅是产生null并忽略它,该怎么办?当然,我们经常需要直接进行下一帧,但并非总是如此:在动画或声音播放完毕或经过特定时间后,会有很多时间需要继续进行。那些while(playingAnimation)产生的返回null;构造有点乏味,你不觉得吗?
Unity声明了YieldInstruction基本类型,并提供了一些具体的派生类型来指示特定的等待类型。您已经有了WaitForSeconds,它会在经过指定的时间后恢复协程。您已经有了WaitForEndOfFrame,它将在同一帧中的特定点恢复协程。您已经拥有了协程类型,当协程A产生协程B时,协程类型将暂停协程A,直到协程B完成之后。
从运行时的角度来看,这是什么样的?正如我说的,我不为Unity工作,所以我从未见过他们的代码。但我想它可能看起来像这样:
List<IEnumerator> unblockedCoroutines;
List<IEnumerator> shouldRunNextFrame;
List<IEnumerator> shouldRunAtEndOfFrame;
SortedList<float, IEnumerator> shouldRunAfterTimes;
foreach(IEnumerator coroutine in unblockedCoroutines)
{
if(!coroutine.MoveNext())
// This coroutine has finished
continue;
if(!coroutine.Current is YieldInstruction)
{
// This coroutine yielded null, or some other value we don't understand; run it next frame.
shouldRunNextFrame.Add(coroutine);
continue;
}
if(coroutine.Current is WaitForSeconds)
{
WaitForSeconds wait = (WaitForSeconds)coroutine.Current;
shouldRunAfterTimes.Add(Time.time + wait.duration, coroutine);
}
else if(coroutine.Current is WaitForEndOfFrame)
{
shouldRunAtEndOfFrame.Add(coroutine);
}
else /* similar stuff for other YieldInstruction subtypes */
}
unblockedCoroutines = shouldRunNextFrame;
不难想象可以添加更多的YieldInstruction子类型来处理其他情况–例如,可以添加对引擎的信号支持,并使用WaitForSignal(“ SignalName”)YieldInstruction支持它。通过添加更多的YieldInstructions,协程本身可以变得更具表现力–收益回报new WaitForSignal(“ GameOver”)比while(!Signals.HasFired(“ GameOver”))收益回报null,如果您问我,除了在引擎中执行此操作可能比在脚本中执行操作更快。
一些非显而易见的后果关于这一切,有一些有用的事情,人们有时会错过,我想我应该指出。
首先,收益回报只是产生一个表达式-任何表达式-而YieldInstruction是一个常规类型。这意味着您可以执行以下操作:
YieldInstruction y;
if(something)
y = null;
else if(somethingElse)
y = new WaitForEndOfFrame();
else
y = new WaitForSeconds(1.0f);
yield return y;
特定行产生收益返回新的WaitForSeconds(),产生收益返回新的WaitForEndOfFrame()等,这很常见,但是实际上它们本身并不是特殊的形式。
其次,由于这些协程只是迭代器块,因此您可以根据需要自己对其进行迭代-不必让引擎为您完成。在此之前,我曾使用此方法向协程中添加中断条件:
IEnumerator DoSomething()
{
/* ... */
}
IEnumerator DoSomethingUnlessInterrupted()
{
IEnumerator e = DoSomething();
bool interrupted = false;
while(!interrupted)
{
e.MoveNext();
yield return e.Current;
interrupted = HasBeenInterrupted();
}
}
第三,可以在其他协程上屈服的事实可以使您实现自己的YieldInstructions,尽管性能不如由引擎实现。例如:
IEnumerator UntilTrueCoroutine(Func fn)
{
while(!fn()) yield return null;
}
Coroutine UntilTrue(Func fn)
{
return StartCoroutine(UntilTrueCoroutine(fn));
}
IEnumerator SomeTask()
{
/* ... */
yield return UntilTrue(() => _lives < 3);
/* ... */
}
但是,我真的不建议这样做-启动“协程”的成本对我来说有点沉重。
结束语我希望这能澄清您在Unity中使用协程时发生的一些实际情况。C#的迭代器块是一个令人讨厌的小构造,即使您不使用Unity,也许您也会发现以相同的方式利用它们很有用。
IEnumerator
/IEnumerable
(或通用等效项)并且包含yield
关键字的方法。查找迭代器。