Unity协程和C#迭代器的关系

从本质上来说Unity中的协程就是利用了C#中迭代器的特性

IEnumerator

IEnumerator定义了一个适用于任何集合的迭代方式。也就是说只要一个集合实现了IEnumerator,那么就可以通过IEnumerator迭代其中的元素。


IEnumerator的定义如下:
public interface IEnumerator
{
    object Current { get; }

    bool MoveNext();
    void Reset();
}

IEnumerator接口中包含一个元素,两个方法
Current表示正在迭代的元素
MoveNext方法是迭代到下一个元素,如果下一个元素存在,那么返回true否则返回false
Reset方法是将当前迭代位置设置为初始元素的位置。初始元素的位置在第一个元素位置以前,所以在执行Reset方法之后会Current表示的是当前迭代集合中的第一个元素
在我们遍历一个集合的时候通常会使用foreach方法对集合进行,foreach其实就是C#提供给我们的语法糖,并且在使用foreach遍历集合的时候我们只能获取到当前的值并不能改变当前元素的值,这是因为在IEnumerator接口中迭代元素的值Current只有get,没有set。所以你没有办法通过foreach遍历改变值

再来说说yield

yield是C#的关键字,其实就是快速定义迭代器的语法糖。只要是yield出现在其中的方法就会被编译器自动编译成一个迭代器,对于这样的函数可以称之为迭代器函数。迭代器函数的返回值就是自动生成的迭代器类的一个对象

试试想象如果没有yield关键字,我们每定义一个迭代器,就要创建一个类,实现IEnumerator接口,接口包含的属性与方法都要正确的实现,是不是很麻烦?而利用yield关键字,只需要下面简单的几行代码,就可以快速定义一个迭代器。诸如迭代器类的创建,IEnumerator接口的实现工作编译器通通帮你做了


我们在C#中定义一个迭代器函数,如下
namespace ConsoleApp5
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            IEnumerator Test()
            {
                yield return "第一次输出";
                yield return "第二次输出";
                yield return "第三次输出";
                yield return "第四次输出";
            }
            IEnumerator enumerator = Test();
            bool ret = enumerator.MoveNext();
            Console.WriteLine(ret + " " + enumerator.Current);// True 第一次输出
            ret = enumerator.MoveNext();
            Console.WriteLine(ret + " " + enumerator.Current);// True 第二次输出
            ret = enumerator.MoveNext();
            Console.WriteLine(ret + " " + enumerator.Current);// True 第三次输出
            ret = enumerator.MoveNext();
            Console.WriteLine(ret + " " + enumerator.Current);// True 第四次输出
        }
    }
}

从上面的输出可以看出每次执行MoveNext方法就会停在yield return在的地方。


但是当我们的迭代器函数中只有一个yield return,但是我们执行了超过一次的MovNext方法会输出什么呢?结果如下:
namespace ConsoleApp5
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            IEnumerator Test()
            {
                yield return "第一次输出";
            }
            IEnumerator enumerator = Test();
            bool ret = enumerator.MoveNext();
            Console.WriteLine(ret + " " + enumerator.Current);// True 第一次输出
            ret = enumerator.MoveNext();
            Console.WriteLine(ret + " " + enumerator.Current);// false 第一次输出
            ret = enumerator.MoveNext();
            Console.WriteLine(ret + " " + enumerator.Current);// false 第一次输出
            ret = enumerator.MoveNext();
            Console.WriteLine(ret + " " + enumerator.Current);// false 第一次输出
        }
    }
}

在unity中我们定义一个协程输出0-19,如下

IEnumerator TestCor()
{
    for (int i = 0; i < 20; i++)
    {
        Debug.Log(i);
        yield return new WaitForSeconds(1);
    }
}

当我们开启协程的时候每隔一秒就会输出一个数字,这是因为yield return后面的new WaitForSeconds(1)。可以简单理解成当满足yield return 之后的条件时又执行了一次MoveNext方法(这是因为协程和Update一样都在Unty的生命周期中每帧都执行),当你写成yield return null的时候表示游戏的下一帧开始调用了MoveNext(),当你填new WaitForSeconds(1)的时候表示游戏的下一秒之后调用了enumerator.MoveNext(),也可以理解成我们在使用foreach循环,只不过每次遍历元素的时候加了一个条件,只有在满足这个条件之后才会继续遍历下一个元素。


准确的解释是:
在启动一个协程时,Unity会先调用得到的IEnumerator的MoveNext一次,以拿到IEnumerator的Current值。所以每启动一个协程,协程函数会立即执行到第一个yield return处然后“停住”。

对于不同的Current类型(一般是YieldInstruction的子类),Unity已做好了一些默认处理,比如:

如果Current是null,就相当于什么也不做。在下一次游戏循环中,就会调用MoveNext。所以yield return null就起到了等待一帧的作用

如果Current是WaitForSeconds类型,Unity会获取它的等待时间,每次游戏循环中都会判断时间是否到了,只有时间到了才会调用MoveNext。所以yield return WaitForSeconds就起到了等待指定时间的作用

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