Unity3D Learning Assignment 1

Unity 3D Learning

Assignment 1

1、简答题

1、解释 游戏对象（GameObjects） 和 资源（Assets）的区别与联系。

​ 游戏对象 (GameObject)是所有其他组件 (Component)的容器。游戏中的所有对象本质上都是游戏对象 (GameObject)。游戏对象 (GameObject) 自身不会向游戏添加任何特性。而是容纳实现实际功能的组件 (Component) 的容器。对象一般有玩家、敌人、环境、摄像机和音乐等虚拟父类，这些父节点本身没有实体，但它们的子类真正包含了游戏中会出现的对象。

​ 资源（Assets）不仅包括游戏对象，还包括各组件中的C#脚本文件，各种游戏场景，预设，GUI，Animation，material等，并且可以直接导入已经完成好的package，或者从场景中导出到package。在资源文件夹，通常有对象、材质、场景、声音、预设、贴图、脚本、动作，在这些文件夹下可以继续进行划分。

​ 资源可以被多个游戏对象使用，资源整合的具体表现是直接出现在游戏场景的对象。有些资源作为模板，可实例化成游戏中具体的对象。

2、下载几个游戏案例，分别总结资源、对象组织的结构（指资源的目录组织结构与游戏对象树的层次结构）

3、编写一个代码，使用 debug 语句来验证MonoBehaviour基本行为或事件触发的条件

• 基本行为包括 Awake() Start() Update() FixedUpdate() LateUpdate()

• 常用事件包括 OnGUI() OnDisable() OnEnable()

Debug语句：

Debug.Log();

Debug.LogWarning();

Debug.LogError();

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Example : MonoBehaviour {
    void Awake () {
        Debug.Log ("Awake");
    }

    // Use this for initialization
    void Start () {
        Debug.Log ("Start");
    }

    // Update is called once per frame
    void Update () {
        Debug.Log ("Update");
    }

    void FixedUpdate () {
        Debug.Log ("FixedUpdate");
    }

    void LateUpdate () {
        Debug.Log ("LateUpdate");
    }

    void Reset () {
        Debug.Log ("Reset");
    }

    void OnGUI () {
        Debug.Log ("OnGUI");
    }

    void OnDestroy () {
        Debug.Log ("OnDestroy");
    }

    void OnDisable () {
        Debug.Log ("OnDisable");
    }
}

生命周期（）：

LateUpdate() : 在每帧执行完毕调用，他在所有Update结束后才调用，比较适合于命令脚本的执行。官网上例子是摄像机的跟随，都是在所有Update操作完才跟进摄像机，不然就有可能出现摄像机已经推进了，但是视角里还未有角色的空帧出现。

OnEnable() : 当对象变为可用或激活状态时此函数被调用，OnEnable不能用于协同程序。（物体启动时被调用）

OnDisable() : 当对象变为不可用或非激活状态时此函数被调用。当物体销毁时它被调用，并且可用于任意清理代码。当脚本编译完成之后被重新加载时，OnDisable将被调用，OnEnable在脚本被载入后调用。（物体被禁用时调用）

OnGUI() : 绘制GUI时候触发。一般在这个函数里绘制GUI菜单。（GUI显示函数只能在OnGUI中调用）

4、查找脚本手册，了解GameObject，Transform，Component 对象

• ##### 分别翻译官方对三个对象的描述（Description）

GameObjects are the fundamental objects in Unity that represent characters, props and scenery. They do not accomplish much in themselves but they act as containers for Components, which implement the real functionality.

​ 游戏对象 (GameObject)是所有其他组件 (Component) 的容器。游戏中的所有对象本质上都是游戏对象 (GameObject)。

​ 游戏对象 (GameObject) 自身不会向游戏添加任何特性。而是容纳实现实际功能的组件 (Component) 的容器。例如，光 (Light) 是一个附加到游戏对象 (GameObject) 的组件 (Component)。

​ 除了作为组件 (Component) 的容器之外，游戏对象 (GameObject) 还具有标记 (Tag)、层 (Layer) 和名称 (Name)。标记 (Tag) 用于通过标记 (Tag) 名称来快速查找对象。层 (Layer) 可用于仅对某些特定的对象组投射光线、渲染或应用光照。标记 (Tag) 和层 (Layer) 可以使用标记管理器 (Tag Manager)（在编辑 (Edit) ->项目设置 (Project Settings) -> 标记 (Tags) 中）进行设置。

​ 在 Unity 中，游戏对象 (GameObject) 中有一个名为静态 (Static) 的复选框。此复选框用于：

• 准备静态几何结构以用于自动批处理

• 计算遮挡剔除 (Occlusion Culling)

  

  ​ * 生成遮挡 (Occlusion) 数据时使用“静态”(Static) 复选框

生成遮挡 (Occlusion) 数据时，将游戏对象 (GameObject) 标记为静态 (Static) 会使其可以剔除（或禁用）在静态 (Static) 对象之后不可见的网格对象。因此，不会在场景中四处移动的所有环境对象都应标记为静态 (Static)。

​ 游戏对象包括（菜单 GameObjects）：

• 空

• 3D物体（立方体 、 球体 、 胶囊 、 圆柱体 、 平面和四 边形 …）

• 2D物体（精灵/图片）

• 摄像机

• 灯光（平面，聚光，…）

• 音频

• UI 元素

• 粒子系统

  …

Components：

​ 所有游戏对象 (GameObjects) 自动包含一个变换组件 (Transform Component)。这是因为变换 (Transform) 组件决定了游戏对象 (GameObject) 的位置，以及它如何旋转和缩放。没有变换组件 (Transform Component)，游戏对象 (GameObject) 就不会存在于游戏世界中。

​ 将一个组件 (Component) 连接到游戏对象 (GameObject) 时，该组件 (Component) 有不同的值或属性 (Properties)，这些值或属性在构建游戏时可以在编辑器里调整，或者在运行游戏时由脚本来调整。有两种主要类型的属性 （Properties）：值 (Values) 和引用 (References)。

​ 脚本是您自己创建的一个组件 (Component)，您将定义其陈列在检视器 (Inspector) 中的元素，它会执行您写出的任何功能。

​ 常用组件（系统菜单 Component）:

• 变换（必须）：物体空间的位置、角度、Scale 属性

• Mesh/网格：物体的形状与形态

• 物理：物体碰撞时需要的属性

• 音频组件

• 渲染组件

• 布局组件

• 动画组件

  ……

• 脚本组件（ MonoBehaviour ）

Transform:

​ 变换 Component 决定场景中每个对象的位置 (Position) 、旋转 (Rotation) 和缩放 (Scale) 。每个对象都有一个变换 (Transform) 属性。

​ 使用变换：通常在 X、Y 和 Z 轴的三维空间中控制变换 (Transform)。在 Unity 中，分别用红色、绿色和蓝色代表这些轴。请记住：XYZ = RGB。

​ 三个轴和变换 (Transform) 属性之间的颜色编码关系*

​ 父子化 (Parenting) 是使用 Unity 时需要理解的最重要的概念之一。当某个游戏对象 (GameObject) 是另一个游戏对象 (GameObject) 的父级 (Parent) 时，子级 (Child) 游戏对象 (GameObject) 会像其父级 (Parent) 一样移动、旋转和缩放。正如您的手臂与躯干相连，转动躯干时，手臂因为与其相连也会移动。任何对象都可以有多个子级，但却只能有一个父级。

​ 您可以通过将层级视图 (Hierarchy View) 的任何游戏对象 (GameObject) 拖到另一个游戏对象上来创建一个父级 (Parent)。此操作会在两个游戏对象 (GameObject) 之间创建一种父子关系。

​ 父子层级视图 (hierarchy) 示例。名称左侧有折叠箭头的游戏对象 (GameObjects) 是父级。*

​ 上述示例中，我们认为躯干是手臂的父级而手臂是手的父级。您在 Unity 中制作的场景将包含这些变换层级 (Transform hierarchy)的集合。最上层的父级对象被称为根对象 (Root object)。当您移动、缩放或旋转某个父级对象时，其变换 (Transform) 中的所有变化都会被应用于其子级对象。

​ 值得指出的是任何子级游戏对象 (Child GameObject) 的检视器 (Inspector) 中的变换 (Transform) 值都会相对于父级 (Parent) 的变换 (Transform) 值而显示。这些值又被称局部坐标 (Local Coordinate) 。您可以通过脚本处理访问全局坐标 (Global Coordinate) 和局部坐标 (local coordinate)。

​ 您可以将多个单独的对象一起父子化来构建复合对象，例如，布娃娃的骨架结构。您还可以通过简单的层级实现有用的效果。例如，如果您有个夜间恐怖游戏，您就可以用手电筒创造有效气氛。要创建此对象，您要使手电筒变换 (Transform) 成为聚光灯变换 (Transform) 的父级。然后，手电筒变换 (Transform) 的任何修改都会影响聚光灯，创建一个逼真的手电筒效果。

• 描述下图中 table 对象（实体）的属性、table 的 Transform 的属性、 table 的部件

  • 本题目要求是把可视化图形编程界面与 Unity API 对应起来，当你在 Inspector 面板上每一个内容，应该知道对应 API。
  • 例如：table 的对象是 GameObject，第一个选择框是 activeSelf 属性。

table的属性：

• Tag：Tag属性用于区分游戏中不同类型的对象，Tag可以理解为一类元素的标记，可用GameObject.FindWithTag()来查询对象。
• Layer
• Prefab

table的部件：

• Transform
• Cube
• Box Collider
• Mesh Renderer

table的transform的属性：

• Position（0,0,0）
• Rotation(0,0,0)

• Scale（1，1，1）

• 用 UML 图描述 三者的关系（请使用 UMLet 14.1.1 stand-alone版本出图）

• 整理相关学习资料，编写简单代码验证以下技术的实现：

  unity中提供了获取对象的五种方法：

  1. 通过对象名称（Find方法）：static GameObject Find (string name)
  2. 通过标签获取单个游戏对象（FindWithTag方法）：static GameObject FindWithTag (string tag)
  3. 通过标签获取多个游戏对象（FindGameObjectsWithTags方法）：static GameObject[] FindGameObjectsWithTag (string tag)
  4. 通过类型获取单个游戏对象（FindObjectOfType方法）：static Object FindObjectOfType(Type type)
  5. 通过类型获取多个游戏对象（FindObjectsOfType方法）：static Object FindObjectsOfType(Type type)

  注意：一定保证对象是active的才会找到，为了效率高，一定要保证别在每帧都调用的函数中使用上述函数

  传入的name可以是单个的对象的名字，也可以是hierarchy中的一个路径名，如果找到会返回该对象(活动的)，如果找不到就返回null。

​ 创建对象并添加tranform部件：

GameObject table = GameObject.CreatePrimitive(PrimitiveType.Cube);
table.name = "a table";
table.transform.position=new Vector3(0,Random.Range(0,5),0);

​ 克隆对象：

public GameObject chair;

void Start() {
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        Instantiate(chair);
    }
}

​ 添加子对象：

chair.transform.parent=table.transform;

​ 遍历对象树：

foreach (Transform child in transform) {
    Debug.Log(child.gameObject.name);
}

​ 清除所有子对象：

foreach (Transform child in transform) {
    GameObject.Destroy(child.gameObject);
}

• 资源预设（Prefabs）与 对象克隆 (clone)

  • 预设（Prefabs）有什么好处？
  • 预设与对象克隆 (clone or copy or Instantiate of Unity Object) 关系？
  • 制作 table 预制，写一段代码将 table 预制资源实例化成游戏对象

​ 预设（prefab）是一个对象的快照或模板，可以用于快速生成相同的对象，比如子弹、敌人等等。修改预设以后，通过该预设生成的对象也会发生变化。

​ 而克隆只是复制一个一模一样的对象，这个对象独立于原来的对象，在修改的过程中不会影响原有的对象，这样不方便整体改动。

​ 预设与克隆都能创建出相同的对象。预设创建出的对象与源预设依然有联系，后者的更改会影响到前者。但是克隆出的对象与源对象不再有联系。

针对每块砖使用预设 (Prefab),创建一堵砖墙:
public Transform brick;
void Start() {
    for (int y = 0; y < 5; y++) {
        for (int x = 0; x < 5; x++) {
            Instantiate(brick, new Vector3(x, y, 0), Quaternion.identity);
        }
    }
}
1. 选择游戏对象 (GameObject)->创建其他对象 (Create Other)->立方体 (Cube)
2. 选择组件 (Component)->物理 (Physics)->刚体 (Rigidbody)
3. 选择资源 (Assets)->创建 (Create)->预设 (Prefab)
4. 在工程视图 (Project View) 中，将新预设 (Prefab) 的名称更改为“砖 (Brick)”
5. 将您在层级视图 (Hierarchy) 中创建的立方体拖到工程视图 (Project View) 中的“砖 (Brick)” 预设 (Prefab) 上
6. 创建预设 (Prefab) 后，可以从层级视图 (Hierarchy) 安全删除立方体 (Cube)（Windows 上的删除 (Delete)，Mac 上的回退命令 (Command-Backspace)）

我们已经创建砖预设 (Brick Prefab)，现在需将其附加到脚本的砖变量上。选择包含脚本的空游戏对象 (GameObject)。请注意，检视器 (Inspector) 中将出现一个新变量，名为“砖”。
这个变量可以接受任何游戏对象 (GameObject) 或预设 (Prefab)

• 尝试解释组合模式（Composite Pattern / 一种设计模式）。使用 BroadcastMessage() 方法

  • 向子对象发送消息

​ 组合模式（Composite Pattern），又叫部分整体模式，是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。组合模式依据树形结构来组合对象，用来表示部分以及整体层次。这种类型的设计模式属于结构型模式，它创建了对象组的树形结构。这种模式创建了一个包含自己对象组的类。该类提供了修改相同对象组的方式。组合模式是将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，它使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
经典案例：系统目录结构，网站导航结构等

​ 组合模式的使用，使得Unity离散引擎灵活、易于扩展；Component强组合于GameObject,使得内存空间管理富有效率，提高了性能。

​ 一个对象可以由多个对象组成，而组合出的对象依然与正常的对象没有什么不同，操作组合对象与操作单一的对象的方式没什么不同，这就是组合模式（可以理解为1+1 == 1）。
​ 组合模式允许你将对象组合成树形结构来表现“部分-整体”的层次结构，使得对象使用者以一致的方式处理单个对象以及对象的组合。（这个好处我们将会在学习Unity(7)体会到）

​ 另外一个好处是，实现了组合模式以后，我们就可以忽略“部分”的存在了，我们只需要告诉“整体”要做什么，然后“整体”就会让每一个“部分”做好自己的事情。
​ 让我们从组合模式的角度来看待电脑开机。如果说电脑是一个“整体”，那其中的CPU、内存等硬件就是“部分”。当我们想要开机的时候，我们需要告诉CPU、内存要怎么启动起来吗？不用，我们只需要按开机按钮，告诉电脑这个“整体”：我要开机。然后电脑就会让CPU、内存等硬件做自己的事情，最终把电脑启动起来。

我们通过BroadcastMessage来让“整体”发送消息给“部分”：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using System;

public class ComputerScript : MonoBehaviour {

    // Use this for initialization
    void Start () {
        PushPowerButton();
    }

    void PushPowerButton() {
        print ("PowerButton of computer is pushed at "+time);
        gameObject.BroadcastMessage("Boot", System.DateTime.Now.ToString("yyyy/MM/dd HH:mm:ss")); 
    }
}

System.DateTime.Now.ToString(“yyyy/MM/dd HH:mm:ss”)返回当前时间的string，这个它会作为以下每一个Boot的参数。

CPU收到消息以后执行自己的代码：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class CPUscript : MonoBehaviour {

    void Boot(string time) {
        print ("CPU is running. Boot time: "+ time);
    }
}

内存收到消息以后执行自己的代码：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MemoryScript : MonoBehaviour {

    void Boot(string time) {
        print ("Memory is running. Boot time: "+ time);
    }
}

2、 编程实践，小游戏

• 游戏内容： 井字棋 或 贷款计算器 或 简单计算器 等等
• 技术限制： 仅允许使用 IMGUI 构建 UI
• 作业目的：
  
  • 提升 debug 能力
  • 提升阅读 API 文档能力

github