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【一文了解】Unity的协程(Coroutine)与线程(Thread)

news 2025/9/17 9:30:38

目录

协程（Coroutine）

1.协程是什么？

2.协程的核心特点

3.适合场景

4.协程的核心内容

5.示例

6.协程使用注意事项

线程（Thread）

1.基础概念

2.示例

3.线程使用注意事项

协程 VS 线程

       本篇文章来分享一下Unity协程与线程。协程和线程都是实现异步操作和多任务处理的重要概念，但它们有着不同的工作机制和适用场景。

协程（Coroutine）

1.协程是什么？

       协程是Unity中一种特殊的“分步执行”程序组件，和普通方法（函数）类似，但更灵活。

普通方法：从开头执行到结尾，只有一个入口和一个出口。

协程：可以有多个入口和出口，能在执行过程中“暂停”（用yieldreturn），之后从暂停处继续执行。

简单说，协程能把一个“需要多帧才能完成的任务”拆分成多步，每帧执行一步，既完成了任务，又不会让游戏卡顿。

2.协程的核心特点

（1）单线程：协程和普通代码运行在同一线程中，不是多线程，所以不用担心线程安全问题（如变量冲突）。

（2）分步执行：通过yield return控制执行节奏，比如“等1秒再执行下一步”“等某帧结束再执行”。

3.适合场景

（1）多帧完成的任务（如A*寻路、复杂动画）。

（2）延迟执行（如3秒后播放技能特效）。

（3）异步操作（如网络请求、资源加载）。

4.协程的核心内容

（1）IEnumerator接口：协程方法必须返回IEnumerator类型，提供了“迭代执行”的能力。

（2）yield return关键字：指定协程“暂停后，下一次从哪继续执行”。常见的yield return类型：

null或0：下一帧Update后继续执行。

new WaitForSeconds(时间)：等待指定秒数后，下一帧Update后继续执行。

new WaitForFixedUpdate()：等待到下一次FixedUpdate（物理更新帧）后执行。

new WaitForEndOfFrame()：等待到当前帧所有渲染完成后执行。

WWW或UnityWebRequest：等待网络请求完成后执行（适合下载资源）。

（3）协程的启动

StartCoroutine(协程方法名())：直接调用协程方法。

StartCoroutine("协程方法名")：通过字符串指定协程方法名（需注意，这种方式停止时要对应使用字符串形式）。

（4）协程的停止

StopCoroutine("协程方法名")：停止“通过字符串启动”的协程。

StopAllCoroutines()：停止当前脚本中所有正在运行的协程。

5.示例

       实现协程的“延迟执行”、“循环执行”、“停止协程”

using System.Collections;
using UnityEngine;public class CoroutineDemo : MonoBehaviour
{//用于存储协程的“引用”，方便后续停止它private Coroutine myCoroutine;private void Start(){//启动“延迟打印”协程StartCoroutine(DelayPrint());//启动“循环打印”协程，并保存引用myCoroutine = StartCoroutine(LoopPrint());//5 秒后停止循环打印协程StartCoroutine(StopLoopAfter5Seconds());}/// <summary>/// 延迟 2 秒后打印/// </summary>/// <returns></returns>private IEnumerator DelayPrint(){Debug.Log("协程 DelayPrint：开始执行，准备等待 2 秒");//暂停协程，等待 2 秒yield return new WaitForSeconds(2);Debug.Log("协程 DelayPrint：等待 2 秒结束");}/// <summary>/// 每 1 秒打印一次，直到被停止/// </summary>/// <returns></returns>private IEnumerator LoopPrint(){int count = 1;while (true) //无限循环，直到被外部停止{Debug.Log($"协程 LoopPrint：第 {count} 次打印");count++;//暂停协程，等待 1 秒yield return new WaitForSeconds(1);}}/// <summary>/// 5 秒后停止“循环打印”协程/// </summary>/// <returns></returns>private IEnumerator StopLoopAfter5Seconds(){Debug.Log("协程 StopLoopAfter5Seconds：准备等待 5 秒");//暂停协程，等待 5 秒yield return new WaitForSeconds(5);Debug.Log("协程 StopLoopAfter5Seconds：等待 5 秒结束，停止循环打印协程");//停止指定的协程（通过之前保存的 myCoroutine 引用）StopCoroutine(myCoroutine);}private void Update(){//按空格键，停止当前脚本所有协程if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space)){Debug.Log("Update：用户按空格键，停止所有协程");StopAllCoroutines();}}
}

效果

例子中协程的执行顺序：

（1）协程启动顺序：Start() 中启动的多个协程，几乎同时进入 “初始执行阶段”（即执行到第一个 yield return 前的代码）。

（2）后续执行顺序：由yield return的“恢复条件”决定（如WaitForSeconds(2) 比WaitForSeconds(5) 更早恢复）。

（3）停止逻辑：StopCoroutine(myCoroutine) 会立即终止指定协程（协程 B 在 5 秒后被停止）；StopAllCoroutines() 会终止脚本中所有正在运行的协程（用户按空格时触发）。

6.协程使用注意事项

（1）停止限制：StopCoroutine("方法名")只能停止“用字符串启动”的协程；如果用StartCoroutine(方法名())启动，需用StopCoroutine(协程引用)停止（如示例中用myCoroutine引用）。

（2）单线程：协程和普通代码在同一线程，若协程中有“非常耗时的计算”（如循环10万次），仍会导致游戏卡顿。这种情况可以拆分成多帧执行（每帧执行一小部分）。

（3）参数限制：协程方法（返回IEnumerator的方法）不能有ref或out类型的参数。

（4）调试困难：Unity没有直接的工具显示“当前有哪些协程在运行”，所以建议自己做好协程的管理（如保存关键协程的引用）。

线程（Thread）

1.基础概念

（1）定义：线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一个进程可以包含多个线程，这些线程共享进程的资源，如内存空间、文件句柄等。

（2）工作原理：操作系统为每个线程分配一定的执行时间片，通过快速地在不同线程之间切换，使得每个线程看起来像是在同时运行（实际上在单核CPU中，同一时刻只有一个线程在执行，但由于切换速度极快，给人以并发执行的错觉；在多核CPU中，不同线程可以真正并行执行）。

（3）多线程：多线程是指在一个程序中同时运行多个线程，每个线程可以执行不同的任务，从而实现并发处理。

多线程优势：

（1）提高性能：在多核CPU环境下，多线程可以充分利用CPU的多个核心，将不同的任务分配到不同核心上并行执行，从而加速程序的运行。比如，在进行图像渲染和音频处理的游戏中，一个线程负责渲染画面，另一个线程负责音频播放，二者可以同时进行，提高整体效率。

（2）改善响应性：对于一些耗时较长的任务，如网络请求、文件读写等，如果在主线程中执行，可能会导致程序界面卡顿。使用多线程可以将这些任务放到后台线程执行，主线程则可以继续处理用户交互，保证界面的流畅响应。

多线程缺点：

（1）复杂性增加：多线程编程需要考虑线程同步、资源共享等问题，否则容易出现数据竞争、死锁等错误。例如，当多个线程同时访问和修改同一个共享变量时，可能会导致数据不一致。

（2）调试困难：由于线程的执行顺序具有不确定性，很难预测线程在何时执行，这使得多线程程序的调试变得更加困难。

（3）资源消耗：线程的创建和销毁需要消耗一定的系统资源，过多的线程可能会导致系统性能下降。

2.示例

       展示文本的读取进度以及文本内容。

功能说明

主线程：Unity主线程负责UI显示（如进度条、结果文本），避免UI卡顿。

子线程：在后台读取3个文本文件，读取完成后通过MainThreadDispatcher（主线程调度器）将结果更新到UI（Unity 不允许子线程直接操作UI）。

线程安全：使用lock确保数据共享安全，使用主线程调度器避免UI操作异常。

using UnityEngine;
using System.Collections.Generic;/// <summary>
/// 主线程调度器：用于子线程向主线程投递任务（如更新 UI）
/// </summary>
public class MainThreadDispatcher : MonoBehaviour
{//单例实例private static MainThreadDispatcher instance;//主线程任务队列private readonly Queue<System.Action> mainThreadTasks = new Queue<System.Action>();//确保场景中只有一个调度器private void Awake(){if (instance == null){instance = this;}else{Destroy(gameObject);}}//主线程每帧执行任务队列private void Update(){lock (mainThreadTasks)//线程安全地访问任务队列{while (mainThreadTasks.Count > 0){//执行主线程任务（如更新 UI）mainThreadTasks.Dequeue()?.Invoke();}}}/// <summary>/// 向主线程投递任务/// </summary>/// <param name="task">要在主线程执行的任务（如 UI 操作）</param>public static void EnqueueTask(System.Action task){if (instance == null){Debug.LogError("MainThreadDispatcher 未初始化！请在场景中添加该脚本");return;}lock (instance.mainThreadTasks){instance.mainThreadTasks.Enqueue(task);}}
}
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;
using System.IO;
using System.Threading;
using TMPro;
using System;public class FileReaderThread : MonoBehaviour
{[Header("UI 组件")]public TextMeshProUGUI statusText;//状态文本public TextMeshProUGUI resultText;//结果文本，显示文件内容public Slider progressSlider;//进度条，显示读取进度//线程安全锁对象private readonly object progressLock = new object();//已完成的任务数private int completedTasks = 0;//总任务数private const int TotalTasks = 3;private void Start(){//初始化 UIprogressSlider.maxValue = TotalTasks;progressSlider.value = 0;//确保主线程调度器已存在if (FindObjectOfType<MainThreadDispatcher>() == null){new GameObject("MainThreadDispatcher").AddComponent<MainThreadDispatcher>();}//启动多线程读取文件StartFileReadingThreads();}/// <summary>/// 启动文件读取线程/// </summary>private void StartFileReadingThreads(){statusText.text = "正在后台读取文件...";//定义要读取的文件路径（需放在StreamingAssets路径下）string[] filePaths = new string[]{Path.Combine(Application.streamingAssetsPath, "test1.txt"),Path.Combine(Application.streamingAssetsPath, "test2.txt"),Path.Combine(Application.streamingAssetsPath, "test3.txt")};//为每个文件创建线程foreach (var filePath in filePaths){string currentFilePath = filePath;//避免闭包问题new Thread(() => ReadFileInThread(currentFilePath)).Start();}}/// <summary>/// 子线程：读取文件内容/// </summary>private void ReadFileInThread(string filePath){try{//模拟耗时操作（如网络请求文件）Thread.Sleep(1000);//读取文件内容string content = File.ReadAllText(filePath);//任务完成：更新进度（线程安全）lock (progressLock){completedTasks++;}//1.向主线程投递“更新进度条”任务MainThreadDispatcher.EnqueueTask(() =>{progressSlider.value = completedTasks;statusText.text = $"已完成 {completedTasks}/{TotalTasks} 个文件读取";});//2.向主线程投递“更新结果文本”任务MainThreadDispatcher.EnqueueTask(() =>{resultText.text += $"文件：{Path.GetFileName(filePath)}\n内容：{content}\n\n";//所有任务完成后提示if (completedTasks == TotalTasks){statusText.text = "所有文件读取完成！";}});}catch (Exception ex){//向主线程投递“显示错误”任务MainThreadDispatcher.EnqueueTask(() =>{resultText.text += $"读取文件失败：{ex.Message}\n\n";});}}
}

场景设置

效果

3.线程使用注意事项

       Unity本身是单线程模型，主线程负责渲染、更新GameObject状态、处理用户输入等关键任务。在Unity中使用多线程需要借助.NET提供的System.Threading命名空间下的相关类（如Thread、ThreadPool等）。在Unity中使用线程需要特别注意以下几点：

（1）不能直接在子线程中访问Unity的API：因为Unity的API不是线程安全的，在子线程中调用Unity的API会导致不可预测的错误，比如在子线程中修改GameObject的位置。

（2）线程同步：如果子线程和主线程需要共享数据，必须使用线程同步机制（如lock关键字、Monitor类等）来确保数据的一致性和安全性。

协程 VS 线程

对比维度协程（Coroutine）线程（Thread）
执行机制1. 运行在单线程中，依赖编程语言层面的调度（非操作系统调度）
2. 通过yield return主动暂停，后续在同一线程内恢复执行
3. 本质是 “协作式并发”，需手动让出执行权
4. 模拟并发效果，无真正并行（即使多核 CPU 也仅用单核心）		1. 由操作系统内核调度，可分配到多核 CPU 的不同核心
2. 抢占式执行（操作系统强制切换线程），无需手动暂停
3. 支持真正并行（多线程可同时在不同核心运行）
4. 属于 “抢占式并发”，线程切换由系统决定
资源消耗1. 创建/销毁开销极小（仅需维护代码执行上下文，如局部变量、程序计数器）
2. 不占用独立栈空间（共享所在线程栈）
3. 支持创建成千上万的协程而不影响性能		1. 创建/销毁开销较大（需分配独立栈空间、内核数据结构）
2. 每个线程默认栈空间通常为1MB~8MB（取决于系统）
3. 过多线程（如数百个）会导致内存占用激增、调度开销变大
数据共享与同步1. 同一线程内的协程共享数据时，无数据竞争（同一时间仅一个协程执行）
2. 无需锁、信号量等同步机制（除非跨线程调用协程）
3. 编程模型简单，不易出现死锁		1. 多线程共享进程内存时，易出现数据竞争（多线程同时操作同一数据）
2. 必须使用 lock、Monitor、Semaphore 等同步工具保证线程安全
3. 可能出现死锁、活锁等问题，调试难度高
适用场景1. 游戏中延迟操作（如延迟 2 秒显示提示、技能CD倒计时）
2. 分帧处理（如大数据列表加载、A*寻路分多帧计算，避免卡顿）
3. 等待异步事件（如等待网络请求响应、资源加载完成）
4. 轻量级循环任务（如帧更新内的阶段性逻辑）		1. CPU密集型任务（如大规模数据计算、视频编码/解码，利用多核提升效率）
2. IO密集型任务（如文件读写、网络请求，避免阻塞主线程）
3. 需长期后台运行的任务（如日志监控、数据同步服务）
调度控制权开发者通过yield return控制暂停/恢复时机，调度可控性强调度权完全由操作系统掌控，开发者无法预知线程切换时机，调度不可控
异常处理异常可在协程内部捕获，不直接影响其他协程（同一线程内需注意异常扩散）未捕获的线程异常可能导致线程崩溃，若主线程异常未处理会直接导致程序崩溃

       好了，本次的分享到这里就结束啦，希望对你有所帮助~


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