Unity的C#编程教程_54_静态类型 Static Types 详解及应用练习
文章目录
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- C# Static Types
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- 1.Working with Static Types
- 2.Practical Example of Working with Static Types
- Instance Members vs Static Members
- Utility Helper Classes
- Challenge: Random Color Helper
- Initializing Static Members with a Static Constructor
C# Static Types
1.Working with Static Types
-
所谓的 static type，使用的是 static 关键字
- 比如可以有 static class，static method，或者 static variable
- static type 存在于栈 stuck 中（内存），生命周期与程序运行一致
-
任务说明：
- 我们设计一个程序用于接收信息，比如一堆数字，然后用程序加总
- 假设每次按下空格键加 10
传统的做法是首先新建一个 Score 的类，用于存放累加后的结果：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Score : MonoBehaviour
{
public int num;
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
}
}
这个脚本可以挂载到一个游戏对象 Score 上面
然后再用一个脚本进行累加操作：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class StaticTest : MonoBehaviour
{
public Score score; // 实例化一个 Score 的类
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
score = GameObject.Find("Score").GetComponent(); // 初始化
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
{
score.num += 10; // 对于类下面的 num 变量加 10
}
}
}
这个脚本也挂载到一个游戏对象下面，运行游戏后，按下空格键就可以看到 Score 里面的 Num 每次会加 10
然后我们尝试把 Score 类下面的 num 变量改为 static：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Score : MonoBehaviour
{
public static int num;
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
}
}
计数程序就要做对应修改：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class StaticTest : MonoBehaviour
{
// public Score score; // 不再需要实例化
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
//score = GameObject.Find("Score").GetComponent(); // 也不需要初始化
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
{
//score.num += 10;
Score.num += 10; // 直接对于类下面的 num 变量加 10
Debug.Log(Score.num); // Inspector 中无法显示，需要通过 debug 进行显示
}
}
}
静态变量直接存储在内存中，无需通过类的实例化来分配内存，所以可以直接对其进行操作。
Static 的东西没有办法直接在 unity 的 inspector 中看到，所以可以通过 debug 的方式查看数值变化。
在运行大型项目的时候，由于静态数据会占据内存，需要额外关注。
不仅仅是变量可以 static，类和方法也可以是 static 的。
当你使用 static class 的时候，这个类无法继承别的父类，所以自然 static class 无法继承 MonoBehaviour。
2.Practical Example of Working with Static Types
- 实际运用 static type
- 创建一个 enemy spawn manager
- 显示 enemy 的数量，使用 UI 展现数字
- 使用 cube 代表 enemy，设定为 prefab
首先创建一个 cube，命名为 Emeny，然后拖拽到 assets 中作为 prefab，原窗口中的 Enemy 可以删除，然后创建脚本 SpawnManager：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class SpawnManager : MonoBehaviour
{
public GameObject enemyPrefab;
public static int enemyCount; // 这里使用静态变量
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
{
Instantiate(enemyPrefab); // 每次按下空格键生成 enemy
}
}
}
另外创建一个 Enemy 脚本，挂载到 Enemy 的 Prefab 上，用于控制 Enemy 的激活和关闭：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Enemy : MonoBehaviour
{
private UIManager _ui; // 实例化
public void OnEnable() // unity 自带的方法，生成游戏对象的时候自动调用
{
SpawnManager.enemyCount++; // 激活的时候，enemy数量+1
// 静态变量可以直接操作，非常方便！
_ui = GameObject.Find("UIManager").GetComponent(); // 初始化
_ui.UpdateEnemyNum(); // 调用方法更新数字
Delet(); // 调用销毁方法
}
public void OnDisable() // unity 自带的方法，销毁游戏对象的时候自动调用
{
SpawnManager.enemyCount--; // 关闭的时候，enemy数量-1
// 静态变量可以直接操作，非常方便！
_ui.UpdateEnemyNum(); // 调用方法更新数字
}
void Delet() // 销毁方法
{
Destroy(this.gameObject, Random.Range(2.0f, 4.0f)); // 2~4秒后销毁自己
}
}
这里我们发现，把 enemyCount 设置为静态变量后，操作起来非常方便！不需要有实例化和初始化过程，直接可以对其进行操作！
将 Enemy 的 Prefab 拖拽到 SpawnManager 脚本上。
创建一个空的游戏对象，命名为 UIManager，并挂载同名脚本，用于显示现存的 Enemy 数量：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI; // 直接 using UI 库方便使用
public class UIManager : MonoBehaviour
{
public Text enemyNumText; // 实例化一个 Text
public void UpdateEnemyNum()
{
enemyNumText.text = "Enemy Number: " + SpawnManager.enemyCount;
}
}
在场景中新建一个 Text 游戏对象，按照喜好修改大小颜色等参数，然后将其拖拽到 UI Manger 的脚本中。
运行游戏，按下空格键就会生成 Enemy，UI会显示数字增加，当 Enemy 自动销毁后，数字会减小。
注意几点：
- static 的方法无法使用非 static 的变量。
- 静态的即不变的，在某个类中只有一个，不会因实例化对象的不同而不同。
- 静态类不能实例化，不能使用 new 关键字创建静态类类型的变量。
Instance Members vs Static Members
- 区别 instance 和 static
- instance：实例化以后才存在
- static：程序运行开始到结束都会存在，如果 class 中有一个静态变量，那么这个变量为所有该类的实例化进行共享
- 这个问题也是面试常见题目
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class ItemTest // 自定义一个类
{
public string name;
public int id;
public static int itemNum; // 总的道具数量，设为静态变量
}
public class InstanceTest : MonoBehaviour
{
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
// 当我们要使用自定义的类的时候，首先要进行实例化 instance
ItemTest sword = new ItemTest();
ItemTest spear = new ItemTest();
// 这里创建的两个实例，拥有不同的变量 name 和 id
// 但是 itemNum 这个变量只有一个，每个实例都共享
// 这个时候我们无法通过 sword.itemNum 来访问这个变量
// 可以直接通过 ItemTest.itemNum 来进行访问
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
}
}
那静态变量如何使用的，举个例子，通过构造函数：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class ItemTest // 自定义一个类
{
public string name;
public int id;
public static int itemNum; // 总的道具数量，设为静态变量
public ItemTest() // 每次实例化的时候自动调用构造函数
{
itemNum++; // 相当于每次实例化一个道具，道具总数+1
}
}
public class InstanceTest : MonoBehaviour
{
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
// 当我们要使用自定义的类的时候，首先要进行实例化 instance
ItemTest sword = new ItemTest();
ItemTest spear = new ItemTest();
ItemTest axe = new ItemTest();
Debug.Log("Item number: " + ItemTest.itemNum);
// 前面生成了 3 个实例，所以这个得到的数字就是 3
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
}
}
比如在线网游中，显示的当前在线玩家数量，就可以通过这个方法实现。
Utility Helper Classes
- 静态方法和静态类
- SDK：Software Development Kit
- utility classes：用来让开发流程更流畅
- 同时为多个应用程序开发时，我们不希望手动地复制粘贴一个通用方法，这个时候我们可以有一个 utility helper class 涵盖该通用的方法。比如我们开发多个计算机视觉程序，每个程序都要用到图片预处理，而且预处理的步骤是相同的，那我们就可以用一个 utility helper class 来涵盖该预处理的方法。
我们就可以把这个 utility helper class 设置为静态：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public static class UtilityHelper // 静态类不能继承父类，所以这里不能继承 MonoBehaviour
{
// 静态类下面的所有成员都必须是静态的，包括变量和方法等
public static void CreatCube() // 这个方法用于创建一个 cube
{
GameObject.CreatePrimitive(PrimitiveType.Cube); // 创建一个预设的 cube
}
public static void ChangePosition(GameObject obj) // 这个方法用于改变游戏对象位置
{
obj.transform.position += new Vector3(1, 0, 0); // 把游戏对象沿着 x 轴移动 1
}
}
然后我们创建一个 cube 作为 Player 并挂载同名脚本：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Player : MonoBehaviour
{
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space)) // 按下空格键
{
UtilityHelper.CreatCube(); // 调用生成 cube 的方法
}
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.C)) // 按下 C 键
{
UtilityHelper.ChangePosition(this.gameObject); // 改变 player 的位置
}
}
}
以此来调用静态类。
这里我们使用的 utility helper class 下面可以放置多种静态方法，便于我们在其他程序段落中调用。
当然，我们也可以根据需求使用具有返回值的静态方法。需要注意的是，静态类和静态方法的生命周期是程序开始到程序结束，所以一直会占用到内存！
Challenge: Random Color Helper
- 任务说明：
- 创建一个 helper class，用于改变游戏对象的颜色
- 该改变颜色的方法需要传入游戏对象和目标颜色
- 测试：按下空格键改变 player 的颜色
- 额外任务：改变为随机颜色
首先创建 helper class：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public static class UtilityHelper // 静态类不能继承父类，所以这里不能继承 MonoBehaviour
{
public static void ChangeColor(GameObject obj, Color color) // 改变游戏对象颜色
{
obj.GetComponent().material.color = color;
}
}
然后创建 Player 并挂载同名脚本：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Player : MonoBehaviour
{
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.C)) // 按下 C 键
{
UtilityHelper.ChangeColor(this.gameObject, Color.red);
// player 变为红色
}
}
}
随机改变颜色：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public static class UtilityHelper // 静态类不能继承父类，所以这里不能继承 MonoBehaviour
{
public static void ChangeColor(GameObject obj, Color color, bool randomColor = false) // 改变游戏对象颜色
{
if (randomColor)
{
color = new Color(Random.value, Random.value, Random.value);
// Random.value 返回的是 0.0～1.0 的值，包含了0.0和1.0两个边界
}
obj.GetComponent().material.color = color;
}
}
对应修改 player 脚本：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Player : MonoBehaviour
{
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.C)) // 按下 C 键
{
UtilityHelper.ChangeColor(this.gameObject, Color.red, true);
// player 变为随机颜色
}
}
}
Initializing Static Members with a Static Constructor
- 初始化一个静态对象
- 和构造函数初始化一个实例对象类似，这里使用静态构造函数
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Players // 玩家的类
{
public string name; // 姓名
public int id; // id
public int level; // 等级
public static string group; // 组织为静态变量
public Players() // 一般的实例化类构造函数，初始化非静态变量
{
Debug.Log("Instance Members initialized");
}
static Players() // 静态构造函数，初始化静态变量
{
group = "LOL";
Debug.Log("Static Members initialized");
}
}
public class InitialTest : MonoBehaviour
{
public Players p1;
public Players p2;
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
p1 = new Players(); // 初始化 p1
p2 = new Players(); // 初始化 p2
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
}
}
在 console 中可以看到，先显示一个 “Static Members initialized”，然后显示 2 个 “Instance Members initialized”，静态变量只初始化一次，而且是在其他初始化之前进行。
注意：静态变量的的初始化在实例化之前进行，因为静态变量会在所有实例化对象之间进行共享。