Unity协程（Coroutine）原理深入剖析

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4562xse3460 2022-11-30 06:52:18

文章标签 unity Coroutine c# 迭代器解决方案 文章分类 后端开发

本文只是从Unity的角度去分析理解协程的内部运行原理，而不是从C#底层的语法实现来介绍（后续有需要再进行介绍），一共分为三部分：

线程（Thread）和协程（Coroutine）

Unity中协程的执行原理

IEnumerator & Coroutine

之前写过一篇《Unity协程(Coroutine)管理类——TaskManager工具分享》主要是介绍TaskManager实现对协程的状态控制，没有Unity后台实现的协程的原理进行深究。虽然之前自己对协程还算有点了解了，但是对Unity如何执行协程的还是一片空白，在UnityGems.com上看到两篇讲解Coroutine，如数家珍，当我看到Advanced Coroutine后面的Hijack类时，顿时觉得十分精巧，眼前一亮，遂动了写文分享之。

线程（Thread）和协程（Coroutine）

D.S.Qiu觉得使用协程的作用一共有两点：1）延时（等待）一段时间执行代码；2）等某个操作完成之后再执行后面的代码。总结起来就是一句话：控制代码在特定的时机执行。

很多初学者，都会下意识地觉得协程是异步执行的，都会觉得协程是C# 线程的替代品，是Unity不使用线程的解决方案。

所以首先，请你牢记：协程不是线程，也不是异步执行的。协程和 MonoBehaviour 的 Update函数一样也是在MainThread中执行的。使用协程你不用考虑同步和锁的问题。

Unity中协程的执行原理

UnityGems.com给出了协程的定义：

A coroutine is a function that is executed partially and, presuming suitable conditions are met, will be resumed at some point in the future until its work is done.

即协程是一个分部执行，遇到条件（yield return 语句）会挂起，直到条件满足才会被唤醒继续执行后面的代码。

Unity在每一帧（Frame）都会去处理对象上的协程。Unity主要是在Update后去处理协程（检查协程的条件是否满足），但也有写特例：

从上图的剖析就明白，协程跟Update()其实一样的，都是Unity每帧对会去处理的函数（如果有的话）。如果MonoBehaviour 是处于激活（active）状态的而且yield的条件满足，就会协程方法的后面代码。还可以发现：如果在一个对象的前期调用协程，协程会立即运行到第一个 yield return 语句处，如果是 yield return null ，就会在同一帧再次被唤醒。如果没有考虑这个细节就会出现一些奇怪的问题『1』。

『1』注 图和结论都是从UnityGems.com 上得来的，经过下面的验证发现与实际不符，D.S.Qiu用的是Unity 4.3.4f1 进行测试的。经过测试验证，协程至少是每帧的LateUpdate()后去运行。

下面使用 yield return new WaitForSeconds(1f); 在Start,Update 和 LateUpdate 中分别进行测试：

Unity协程（Coroutine）原理深入剖析_unity

using
using
public class
private bool isStartCall = false; //Makesure Update() and LateUpdate() Log only once
private bool isUpdateCall = false;
private bool isLateUpdateCall = false;
// Use this for initialization
void
if
{
"Start Call Begin");
StartCoroutine(StartCoutine());
"Start Call End");
true;
}
}
IEnumerator StartCoutine()
{
"This is Start Coroutine Call Before");
return new
"This is Start Coroutine Call After");
}
// Update is called once per frame
void
if
{
"Update Call Begin");
StartCoroutine(UpdateCoutine());
"Update Call End");
true;
}
}
IEnumerator UpdateCoutine()
{
"This is Update Coroutine Call Before");
return new
"This is Update Coroutine Call After");
}
void
{
if
{
"LateUpdate Call Begin");
StartCoroutine(LateCoutine());
"LateUpdate Call End");
true;
}
}
IEnumerator LateCoutine()
{
"This is Late Coroutine Call Before");
return new
"This is Late Coroutine Call After");
}
}

得到日志输入结果如下：

Unity协程（Coroutine）原理深入剖析_解决方案_02

然后将yield return new WaitForSeconds(1f);改为 yield return null; 发现日志输入结果和上面是一样的，没有出现上面说的情况：

Unity协程（Coroutine）原理深入剖析_unity

using
using
public class
private bool isStartCall = false; //Makesure Update() and LateUpdate() Log only once
private bool isUpdateCall = false;
private bool isLateUpdateCall = false;
// Use this for initialization
void
if
{
"Start Call Begin");
StartCoroutine(StartCoutine());
"Start Call End");
true;
}
}
IEnumerator StartCoutine()
{
"This is Start Coroutine Call Before");
return null;
"This is Start Coroutine Call After");
}
// Update is called once per frame
void
if
{
"Update Call Begin");
StartCoroutine(UpdateCoutine());
"Update Call End");
true;
}
}
IEnumerator UpdateCoutine()
{
"This is Update Coroutine Call Before");
return null;
"This is Update Coroutine Call After");
}
void
{
if
{
"LateUpdate Call Begin");
StartCoroutine(LateCoutine());
"LateUpdate Call End");
true;
}
}
IEnumerator LateCoutine()
{
"This is Late Coroutine Call Before");
return null;
"This is Late Coroutine Call After");
}
}

『今天意外发现Monobehaviour的函数执行顺序图，发现协程的运行确实是在LateUpdate之后，下面附上：』

Unity协程（Coroutine）原理深入剖析_c#_04

增补于：03/12/2014 22:14

前面在介绍TaskManager工具时，说到MonoBehaviour 没有针对特定的协程提供Stop方法，其实不然，可以通过MonoBehaviour enabled = false 或者 gameObject.active = false 就可以停止协程的执行『2』。

经过验证，『2』的结论也是错误的，正确的结论是，MonoBehaviour.enabled = false 协程会照常运行，但 gameObject.SetActive(false) 后协程却全部停止，即使在Inspector把 gameObject 激活还是没有继续执行：

Unity协程（Coroutine）原理深入剖析_unity

using
using
public class
private bool isStartCall = false; //Makesure Update() and LateUpdate() Log only once
private bool isUpdateCall = false;
private bool isLateUpdateCall = false;
// Use this for initialization
void
if
{
"Start Call Begin");
StartCoroutine(StartCoutine());
"Start Call End");
true;
}
}
IEnumerator StartCoutine()
{
"This is Start Coroutine Call Before");
return new
"This is Start Coroutine Call After");
}
// Update is called once per frame
void
if
{
"Update Call Begin");
StartCoroutine(UpdateCoutine());
"Update Call End");
true;
this.enabled = false;
//this.gameObject.SetActive(false);
}
}
IEnumerator UpdateCoutine()
{
"This is Update Coroutine Call Before");
return new
"This is Update Coroutine Call After");
return new
"This is Update Coroutine Call Second");
}
void
{
if
{
"LateUpdate Call Begin");
StartCoroutine(LateCoutine());
"LateUpdate Call End");
true;
}
}
IEnumerator LateCoutine()
{
"This is Late Coroutine Call Before");
return null;
"This is Late Coroutine Call After");
}
}

先在Update中调用 this.enabled = false; 得到的结果：

Unity协程（Coroutine）原理深入剖析_Coroutine_06

然后把 this.enabled = false; 注释掉，换成 this.gameObject.SetActive(false); 得到的结果如下：

Unity协程（Coroutine）原理深入剖析_解决方案_07

整理得到：通过设置MonoBehaviour脚本的enabled对协程是没有影响的，但如果 gameObject.SetActive(false) 则已经启动的协程则完全停止了，即使在Inspector把gameObject 激活还是没有继续执行。也就说协程虽然是在MonoBehvaviour启动的（StartCoroutine）但是协程函数的地位完全是跟MonoBehaviour是一个层次的，不受MonoBehaviour的状态影响，但跟MonoBehaviour脚本一样受gameObject 控制，也应该是和MonoBehaviour脚本一样每帧“轮询” yield 的条件是否满足。

yield 后面可以有的表达式：

a) null - the coroutine executes the next time that it is eligible

b) WaitForEndOfFrame - the coroutine executes on the frame, after all of the rendering and GUI is complete

c) WaitForFixedUpdate - causes this coroutine to execute at the next physics step, after all physics is calculated

d) WaitForSeconds - causes the coroutine not to execute for a given game time period

e) WWW - waits for a web request to complete (resumes as if WaitForSeconds or null)

f) Another coroutine - in which case the new coroutine will run to completion before the yielder is resumed

值得注意的是 WaitForSeconds()受Time.timeScale影响，当Time.timeScale = 0f 时，yield return new WaitForSecond(x) 将不会满足。

IEnumerator & Coroutine

协程其实就是一个IEnumerator（迭代器），IEnumerator 接口有两个方法 Current 和 MoveNext() ，前面介绍的 TaskManager 就是利用者两个方法对协程进行了管理，只有当MoveNext()返回 true时才可以访问 Current，否则会报错。迭代器方法运行到 yield return 语句时，会返回一个expression表达式并保留当前在代码中的位置。当下次调用迭代器函数时执行从该位置重新启动。

Unity在每帧做的工作就是：调用协程（迭代器）MoveNext() 方法，如果返回 true ，就从当前位置继续往下执行。

Hijack

这里在介绍一个协程的交叉调用类 Hijack（参见附件）：

Unity协程（Coroutine）原理深入剖析_unity