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Unity的协程（Coroutine）是一种异步编程的机制，允许在多个帧之间分割代码的执行，而不阻塞主线程。与传统的多线程不同，Unity的协程在主线程中运行，并不会开启新的线程。
什么是协程？
协程是一种能在一定条件下暂停执行，并在稍后恢复执行的函数。它允许将一个任务拆分为多个小任务，每一小段任务可以在多个帧内完成，而不是在一帧内阻塞主线程。
在Unity中，协程通过StartCoroutine方法启动，并可以通过yield关键字来暂停执行，直到满足特定条件（例如等待时间、等待帧、等待另一个协程完成等）后继续运行。
协程的语法
在Unity中，协程的基本语法如下：
using UnityEngine;
using System.Collections;public class CoroutineExample : MonoBehaviour
{void Start(){// 启动一个协程StartCoroutine(MyCoroutine());}IEnumerator MyCoroutine(){Debug.Log("第1步: 开始协程");// 等待3秒yield return new WaitForSeconds(3);Debug.Log("第2步: 等待3秒完成");// 等待一帧yield return null;Debug.Log("第3步: 等待一帧完成");// 等待直到某个条件为真yield return new WaitUntil(() => Time.time > 5);Debug.Log("第4步: 等待直到Time.time > 5");}
}- StartCoroutine(MyCoroutine())：启动一个协程，执行MyCoroutine()函数。
- yield return new WaitForSeconds(3)：暂停执行，等待3秒后恢复执行。
- yield return null：暂停当前协程，等到下一帧再恢复执行。
- yield return new WaitUntil(() => Time.time > 5)：暂停，直到Time.time > 5为true时恢复执行。
启动和停止协程
启动协程
StartCoroutine(“方法名”)：使用字符串指定协程名称。
StartCoroutine(方法())：传递协程的IEnumerator方法。
示例：
StartCoroutine("MyCoroutine");
StartCoroutine(MyCoroutine());停止协程
StopCoroutine(方法名或引用)：停止指定的协程。
StopAllCoroutines()：停止脚本中所有正在运行的协程。
Coroutine myCoroutine;void Start()
{myCoroutine = StartCoroutine(MyCoroutine());
}void StopIt()
{StopCoroutine(myCoroutine); // 停止指定的协程StopAllCoroutines(); // 停止当前脚本中的所有协程
}注意：使用StopCoroutine时，不能使用StartCoroutine(“MyCoroutine”)的字符串方式，因为无法引用该协程。
协程的yield语法详解
yield的作用是暂停当前协程的执行，直到指定的条件满足。Unity中常见的yield操作有：
- yield return null; 等待一帧
- yield return new WaitForSeconds(t); 等待t秒
- yield return new WaitUntil(predicate); 等待直到条件为真
- yield return new WaitWhile(predicate); 等待直到条件为假
- yield return StartCoroutine(协程); 等待另一个协程完成
- yield break; 终止协程，立即退出
常见的协程应用场景
场景切换中的加载动画
在场景加载的过程中显示加载动画，而不是卡顿的黑屏。
IEnumerator LoadSceneAsync()
{AsyncOperation operation = SceneManager.LoadSceneAsync("SceneName");while (!operation.isDone){Debug.Log($"加载进度：{operation.progress * 100}%");yield return null; // 等待一帧}Debug.Log("场景加载完成");
}动画和特效的控制
在播放一段动画或特效时，等待动画播放完成再继续后续操作。
IEnumerator PlayAnimation()
{Animator animator = GetComponent<Animator>();animator.Play("Attack");yield return new WaitForSeconds(2); // 等待动画播放2秒Debug.Log("动画播放完成，执行其他操作");
}定时触发的任务
IEnumerator SpawnEnemies()
{while (true){Instantiate(enemyPrefab, transform.position, Quaternion.identity);yield return new WaitForSeconds(5); // 每隔5秒刷怪}
}协程和多线程的区别
| 协程 | 多线程 |
|---|---|
| 运行在主线程中 | 每个线程有独立的执行流 |
| 使用yield暂停 | 使用Thread.Sleep等 |
| 不需要上下文切换，效率高 | 需要操作系统的线程调度，性能开销大 |
| 主要用于异步逻辑操作 | 主要用于计算密集型操作 |
注意事项和最佳实践
- 不要阻塞主线程：协程在主线程中运行，while(true)的无限循环会冻结游戏。
- 避免频繁调用StartCoroutine：如果在Update中频繁调用StartCoroutine，会导致性能下降。
- 避免内存泄漏：未手动停止的协程会一直运行，导致内存泄漏。可用StopCoroutine来手动控制协程的停止。
- 不要用字符串调用协程：StartCoroutine(“MyCoroutine”)的方式不易调试和管理，建议使用StartCoroutine(MyCoroutine())。
- 不要滥用协程：协程适用于需要在多个帧内分段执行的任务。对于简单的帧内任务，尽量不要使用协程。
Unity的协程机制提供了一种轻量的异步任务调度，适合在游戏中实现等待、计时、加载动画、场景切换等操作。与多线程相比，协程的运行成本更低，控制也更简单。通过yield来暂停和恢复代码执行，可以显著提高游戏性能和玩家体验。合理使用协程有助于优化游戏中的异步任务。
Unity是如何实现协程的
Unity的协程原理基于迭代器（Iterator）和C#的IEnumerator接口，而不是多线程。Unity的协程并不会新开一个线程去执行逻辑，而是在主线程中调度，通过“分段执行”的方式控制代码的暂停和恢复。
协程的原理概述
- C#中的迭代器和yield return
- 协程的本质是C#的迭代器（Iterator），而yield return就是一种控制流的中断标志。
- 当执行到yield return时，Unity会将当前协程的“状态”保存起来，并在下一个“可用的时机”恢复执行。
- Unity的调度器（Coroutine Scheduler）
- Unity每一帧都会检查哪些协程需要恢复执行。
- 如果一个协程调用了yield return WaitForSeconds(2)，Unity会在2秒后恢复该协程，并从上次中断的位置继续执行。
- 这种调度机制与多线程无关，一切都在主线程中运行。
- 执行流程
- Unity的MonoBehaviour管理协程，通过内部的队列/列表维护所有活跃的协程。
- 每一帧，Unity会遍历这些协程，检查是否满足“恢复执行”的条件（如时间已到、等待的条件达成等）。
- 如果条件满足，Unity会调用该协程的MoveNext()方法，让协程继续运行，直到遇到下一个yield语句。
协程的实现细节
要理解Unity如何实现协程，必须先掌握C#的IEnumerator和yield return的机制。
- C# 的 IEnumerator 和 yield return
当在C#中使用yield return时，编译器会自动将方法“拆分”成状态机（State Machine），而这个状态机可以跟踪函数的当前执行位置。
示例如下：
IEnumerator MyCoroutine()
{Debug.Log("第1步");yield return new WaitForSeconds(1); // 暂停1秒Debug.Log("第2步");yield return new WaitForSeconds(2); // 暂停2秒Debug.Log("第3步");
}编译器生成的等价状态机代码如下（简化版，省略了复杂的状态机细节）：
public class MyCoroutineStateMachine : IEnumerator
{private int state = 0; // 用于跟踪当前执行到的位置public object Current { get; private set; } // yield返回的内容public bool MoveNext(){switch (state){case 0:Debug.Log("第1步");Current = new WaitForSeconds(1);state = 1;return true; // 表示协程还没有结束case 1:Debug.Log("第2步");Current = new WaitForSeconds(2);state = 2;return true;case 2:Debug.Log("第3步");state = -1; // 表示协程结束return false;}return false;}public void Reset() { }
}解释：
- state：控制当前协程的“步骤状态”，state=0表示正在执行第1步，state=1表示执行第2步。
- Current：表示yield return的结果（如WaitForSeconds(1)）。
- MoveNext()：每当Unity的调度器在新一帧时调用MoveNext()，协程的控制流就会跳转到当前的state位置。
- 当state为-1时，协程结束，MoveNext()返回false。
这段代码表明，Unity通过“状态机 + 迭代器”的机制，将协程拆分成多个小的执行步骤，这些步骤会在每一帧内被调度器分阶段运行。
- Unity的调度器 (Scheduler)
- Unity在每一帧都会遍历所有的协程，并调用每个协程的MoveNext()方法。
- 如果MoveNext()返回true，Unity会继续等待，否则Unity将把这个协程从队列中删除。
- Unity在执行MoveNext()时会检查Current的返回值：
- 如果是null：表示立即恢复（继续执行）
- 如果是WaitForSeconds：Unity会记录当前的“等待时间”，然后延迟恢复协程。
- 如果是CustomYieldInstruction：例如yield return new WaitUntil()，Unity会检测其条件是否满足。
Unity的协程工作流程图
[Unity Start] ↓
[协程被添加到队列] ↓
[每一帧调用协程的MoveNext()] ↓
[检测Current] └─> 如果是 WaitForSeconds，等待指定时间└─> 如果是 WaitUntil/WaitWhile，检查条件└─> 如果是 null，直接继续执行↓
[如果协程结束，则从队列中移除] 小结
Unity的协程依赖C#的迭代器，通过IEnumerator生成的状态机来分段执行代码。
Unity的调度器每一帧都会检查和恢复协程，基于Current的结果来决定是否继续执行。
协程不会并行执行，只是在主线程上“暂停-恢复”代码。