為什麼需要協程

在遊戲中有許多過程（Process）需要花費多個邏輯幀去計算。

• 你會遇到“密集”的流程，比如說尋路，尋路計算量非常大，所以我們通常會把它分割到不同的邏輯幀去進行計算，以免影響遊戲的幀率。
• 你會遇到“稀疏”的流程，比如說遊戲中的觸發器，這種觸發器大多數時候什麼也不做，但是一旦被呼叫會做非常重要的事情（比圖說遊戲中自動開啟的門就是在門前放了一個Empty Object作為trigger，人到門前就會觸發事件）。

不管什麼時候，如果你想建立一個能夠歷經多個邏輯幀的流程，但是卻不使用多執行緒，那你就需要把一個任務來分割成多個任務，然後在下一幀繼續執行這個任務。

比如，A*演算法是一個擁有主迴圈的演算法，它擁有一個open list來記錄它沒有處理到的節點，那麼我們為了不影響幀率，可以讓A*演算法在每個邏輯幀中只處理open list中一部分節點，來保證幀率不被影響（這種做法叫做time slicing）。

再比如，我們在處理網路傳輸問題時，經常需要處理非同步傳輸，需要等檔案下載完畢之後再執行其他任務，一般我們使用回撥來解決這個問題，但是Unity使用協程可以更加自然的解決這個問題，如下邊的程式：

private IEnumerator Test()  
{  
    WWW www = new WWW(ASSEST_URL);  
    
 
yield return www;  
    AssetBundle bundle =

協程是什麼

從程式結構的角度來講，協程是一個有限狀態機，這樣說可能並不是很明白，說到協程（Coroutine），我們還要提到另一樣東西，那就是子例程（Subroutine），子例程一般可以指函式，函式是沒有狀態的，等到它return之後，它的所有區域性變數就消失了，但是在協程中我們可以在一個函式裡多次返回，區域性變數被當作狀態儲存在協程函式中，知道最後一次return，協程的狀態才別清除。

簡單來說，協程就是：你可以寫一段順序的程式碼，然後標明哪裡需要暫停，然後在下一幀或者一段時間後，系統會繼續執行這段程式碼。

協程怎麼用？

一個簡單的C#程式碼，如下：

IEnumerator LongComputation()
{
    while(someCondition)
    {
        /* 做一系列的工作 */
 
        // 在這裡暫停然後在下一幀繼續執行

        yield return null;
    }
}

協程是怎麼工作的

注意上邊的程式碼示例，你會發現一個協程函式的返回值是IEnumerator，它是一個迭代器，你可以把它當成指向一個序列的某個節點的指標，它提供了兩個重要的介面，分別是Current（返回當前指向的元素）和MoveNext()（將指標向前移動一個單位，如果移動成功，則返回true）。IEnumerator是一個interface，所以你不用擔心的具體實現。

通常，如果你想實現一個介面，你可以寫一個類，實現成員，等等。迭代器塊（iterator block）是一個方便的方式實現IEnumerator沒有任何麻煩-你只是遵循一些規則，並實現IEnumerator由編譯器自動生成。

一個迭代器塊具備如下特徵：

1. 返回IEnumerator
2. 使用yield關鍵字

所以yield關鍵詞是幹啥的？它宣告序列中的下一個值或者是一個無意義的值。如果使用yield x（x是指一個具體的物件或數值）的話，那麼movenext返回為true並且current被賦值為x，如果使用yield break使得movenext()返回false。

那麼我舉例如下，這是一個迭代器塊：

public void Consumer()
{
    foreach(int i in Integers())
    {
        Console.WriteLine(i.ToString());
    }
}

public IEnumerable<int> Integers()
{
    yield return 1;
    yield return 2;
    yield return 4;
    yield return 8;
    yield return 16;
    yield return 16777216;
}

注意上文在迭代的過程中，你會發現，在兩個yield之間的程式碼只有執行完畢之後，才會執行下一個yield，在Unity中，我們正是利用了這一點，我們可以寫出下面這樣的程式碼作為一個迭代器塊：

IEnumerator TellMeASecret(){
  PlayAnimation("LeanInConspiratorially");
  while(playingAnimation)
    yield return null;
 
  Say("I stole the cookie from the cookie jar!");
  while(speaking)
    yield return null;
 
  PlayAnimation("LeanOutRelieved");
  while(playingAnimation)
    yield return null;
}

然後我們可以使用下文這樣的客戶程式碼，來呼叫上文的程式，就可以實現延時的效果。

IEnumerator e = TellMeASecret();

while(e.MoveNext()) { 
    // do whatever you like
}

協程是如何實現延時的？

如你所見，yield return返回的值並不一定是有意義的，如null，但是我們更感興趣的是，如何使用這個yield return的返回值來實現一些有趣的效果。

Unity聲明瞭YieldInstruction來作為所有返回值的基類，並且提供了幾種常用的繼承類，如WaitForSeconds（暫停一段時間繼續執行），WaitForEndOfFrame（暫停到下一幀繼續執行）等等。更巧妙的是yield 也可以返回一個Coroutine真身，Coroutine A返回一個Coroutine B本身的時候，即等到B做完了再執行A。下面有詳細說明：

Normal coroutine updates are run after the Update function returns. A coroutine is a function that can suspend its execution (yield) until the given YieldInstruction finishes. Different uses of Coroutines:

yield; The coroutine will continue after all Update functions have been called on the next frame.
yield WaitForSeconds(2); Continue after a specified time delay, after all Update functions have been called for the frame
yield WaitForFixedUpdate(); Continue after all FixedUpdate has been called on all scripts
yield WWW Continue after a WWW download has completed.
yield StartCoroutine(MyFunc); Chains the coroutine, and will wait for the MyFunc coroutine to complete first.

實現延時的關鍵程式碼是在StartCoroutine裡面，以為筆者也沒有見過Unity的原始碼，那麼我只能猜想StartCoroutine這個函式的內部構造應該是這樣的：

List<IEnumerator> unblockedCoroutines;
List<IEnumerator> shouldRunNextFrame;
List<IEnumerator> shouldRunAtEndOfFrame;
SortedList<float, IEnumerator> shouldRunAfterTimes;
 
foreach(IEnumerator coroutine in unblockedCoroutines){
    if(!coroutine.MoveNext())
        // This coroutine has finished
        continue;
 
    if(!coroutine.Current is YieldInstruction)
    {
        // This coroutine yielded null, or some other value we don't understand; run it next frame.
        shouldRunNextFrame.Add(coroutine);
        continue;
    }
 
    if(coroutine.Current is WaitForSeconds)
    {
        WaitForSeconds wait = (WaitForSeconds)coroutine.Current;
        shouldRunAfterTimes.Add(Time.time + wait.duration, coroutine);
    }
    else if(coroutine.Current is WaitForEndOfFrame)
    {
        shouldRunAtEndOfFrame.Add(coroutine);
    }
    else /* similar stuff for other YieldInstruction subtypes */}
 
unblockedCoroutines = shouldRunNextFrame;

還有些更好玩的？

第一個有趣的地方是，yield return可以返回任意YieldInstruction，所以我們可以在這裡加上一些條件判斷：

YieldInstruction y;
 
if(something)
 y = null;else if(somethingElse)
 y = new WaitForEndOfFrame();else
 y = new WaitForSeconds(1.0f);
 
yield return y;

第二個，由於一個協程只是一個迭代器塊而已，所以你也可以自己遍歷它，這在一些場景下很有用，例如在對協程是否執行加上條件判斷的時候：

IEnumerator DoSomething(){
  /* ... */}
 
IEnumerator DoSomethingUnlessInterrupted(){
  IEnumerator e = DoSomething();
  bool interrupted = false;
  while(!interrupted)
  {
    e.MoveNext();
    yield return e.Current;
    interrupted = HasBeenInterrupted();
  }}

第三個，由於協程可以yield協程，所以我們可以自己建立一個協程函式，如下：

IEnumerator UntilTrueCoroutine(Func fn){
   while(!fn()) yield return null;}
 
Coroutine UntilTrue(Func fn){
  return StartCoroutine(UntilTrueCoroutine(fn));}
 
IEnumerator SomeTask(){
  /* ... */
  yield return UntilTrue(() => _lives < 3);
  /* ... */}

總結

這篇文章大部分是我從這篇部落格裡面翻譯過來的，這是我見過最棒的一篇關於Coroutine的部落格，所以我把它翻譯過來與大家分享，希望你能喜歡。