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区分同步(Synchronous)和异步(Asynchronous)

news 2025/9/19 13:23:07

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区分同步(Synchronous)和异步(Asynchronous)

1.同步(Synchronous)

1.1.概念

1.2.同步在普通代码中的表现

1.3.同步在线程中的限制

2.异步(Asynchronous)

2.1.概念

2.2.实现异步的两种方式

2.2.1.协程(Coroutine)：单线程内的异步模拟

1）协程的异步原理

2）协程异步的使用场景

3）示例：协程异步处理分帧任务

2.2.2.线程(Thread)：多线程并行的异步

1）线程的异步原理

2）线程异步的使用场景

3）示例：线程异步读取文件

3.同步 VS 异步

4.协程异步 VS 线程异步（在Unity中的关键区别）

5.如何选择同步、协程异步、线程异步？

      在Unity和C#中，同步(Synchronous)和异步(Asynchronous)是描述代码执行流程的核心概念，直接影响程序的响应性、性能和资源利用率。结合协程(Coroutine)和线程(Thread)的使用场景，可以更清晰地理解它们的区别和适用场景。

Unity和C#中的同步(Synchronous)和异步(Asynchronous)

1.同步(Synchronous)

1.1.概念

（1）概述：同步是“按顺序等待”的执行模式。

（2）定义：代码按照编写顺序依次执行，前一个任务未完成时，后续任务必须等待，直到前一个任务执行完毕才能继续。

（3）核心特点：单任务阻塞，执行流程直观但可能导致卡顿。

1.2.同步在普通代码中的表现

       在Unity的Update、Start等方法中，默认都是同步执行

using System.Threading;
using UnityEngine;public class Test1: MonoBehaviour
{ private void Start(){Task1();//执行任务1（耗时2秒）Task2();//必须等待任务1完成后才执行}private void Task1(){Debug.Log("任务1开始");//模拟耗时操作（如大量计算）Thread.Sleep(2000);//阻塞主线程2秒Debug.Log("任务1完成");}private void Task2(){Debug.Log("任务2完成");}
}

       执行结果：Task1执行时会阻塞主线程2秒，期间游戏画面卡顿，Task2必须等Task1完成后才执行。注意：若Task1是耗时操作（如文件读写、复杂计算），会直接导致游戏冻结，严重影响体验。

1.3.同步在线程中的限制

       线程本身可以并行执行，但线程内部的代码默认是同步的

using System.Threading;
using UnityEngine;public class Test2: MonoBehaviour
{private void Start(){//启动子线程执行同步任务new Thread(SyncThreadTask).Start();}private void SyncThreadTask(){Step1();//必须完成后才能执行Step2Step2();}private void Step1() { /* 耗时操作 */ Debug.Log("Step1()：执行");}private void Step2() { /* 依赖Step1的结果 */ Debug.Log("Step2()：执行");}
}

       子线程内部的Step1和Step2是同步执行的，但子线程的执行不会阻塞主线程（这是线程与同步的区别）。

2.异步(Asynchronous)

2.1.概念

（1）概述：异步是“不等待，先做其他事”的执行模式。

（2）定义：代码执行到耗时操作时，不阻塞当前线程，而是让线程继续处理其他任务，待耗时操作完成后再“回调”或“恢复”执行后续逻辑。

（3）核心特点：非阻塞，提高线程利用率，避免卡顿。全程线程不“同时做两件事”，只是利用“耗时操作的等待时间”做了其他任务，避免卡顿，提高效率。

用“主线程+协程加载资源”理解：

（1）初始执行：主线程执行协程代码，调用“异步加载资源”接口（比如Resources.LoadAsync<Texture2D>("image")）。

（2）委托耗时操作：主线程把“加载资源”这个耗时任务交给Unity的“资源加载管理器”（引擎层面的组件），然后“暂停协程的后续逻辑”。

（3）处理其他任务：主线程转而去执行“其他任务”（比如执行Update、渲染、UI交互），此时资源加载由“资源加载管理器”在后台处理，主线程完全不参与等待。

（4）恢复执行后续逻辑：当“资源加载管理器”完成加载后，会通知Unity的协程调度器；协程调度器在主线程的“下一个合适时机”（比如EndOfFrame或FixedUpdate之后），让主线程“恢复执行协程暂停后的代码”（比如把加载好的纹理赋值给Sprite）。

注意：

       线程同一时间只能做一件事。整个过程中，主线程始终只做一件事：要么处理Update/渲染/UI交互，要么恢复协程后续逻辑，没有“同时加载资源和渲染”的情况。

2.2.实现异步的两种方式

       在Unity和C#中，异步主要通过两种方式实现：协程(Coroutine)和多线程(Thread)，但两者的异步机制有本质区别。

2.2.1.协程(Coroutine)：单线程内的异步模拟

Unity协程是单线程异步的典型实现，依赖yield return关键字主动“让出执行权”，本质是“协作式异步”。

1）协程的异步原理

       协程运行在Unity主线程中，不会创建新线程。通过yield return暂停自身执行，让主线程继续处理其他逻辑（如渲染、输入响应）。满足yield return的条件后（如等待2秒、等待帧结束），Unity会在下一帧从暂停处恢复协程执行。

2）协程异步的使用场景

①分帧加载：如“将10000条数据分10帧加载，避免单帧卡顿”。

②延迟操作：如“3秒后播放技能特效”。

③等待异步事件：如“等待资源加载完成后刷新UI”、“等待网络请求响应”

3）示例：协程异步处理分帧任务
using System.Threading;
using UnityEngine;public class Test3: MonoBehaviour
{private void Start(){List<string> largeDataList = new List<string>();for (int i = 0; i < 10000; i++){largeDataList.Add($"数据项 {i}");}StartCoroutine(ProcessLargeDataAsync(largeDataList));Debug.Log("协程已启动，主线程继续执行其他任务");//立即执行，不等待协程完成}private IEnumerator ProcessLargeDataAsync(List<string> dataList){int total = dataList.Count;int batchSize = 100;//每帧处理100条数据for (int i = 0; i < total; i += batchSize){//处理当前批次数据（同步执行，但只占一帧的部分时间）for (int j = i; j < Mathf.Min(i + batchSize, total); j++){ProcessData(dataList[j]);}//让出执行权，等待下一帧再继续（异步的核心）yield return null;Debug.Log($"已处理 {Mathf.Min(i + batchSize, total)}/{total} 条数据");}}private void ProcessData(string data){}
}

       异步表现：ProcessLargeDataAsync执行时，每处理100条数据就暂停，主线程可以继续渲染画面、响应输入，避免卡顿。

2.2.2.线程(Thread)：多线程并行的异步

       线程是操作系统级别的异步，通过创建新线程实现“真正的并行”（多核CPU下），本质是“抢占式异步”。

1）线程的异步原理

       线程由操作系统调度，可独立于主线程运行在不同CPU核心上。主线程无需等待子线程完成，两者可以并行执行（真正的异步）。子线程执行耗时操作（如文件读写、网络请求）时，主线程不受影响。

2）线程异步的使用场景

①CPU密集型任务：如大规模数据计算、图像处理（利用多核提升效率）。

②IO密集型任务：如读取大文件、下载网络资源（避免阻塞主线程）。

3）示例：线程异步读取文件
/// <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);}}
}
public class FileReaderThread : MonoBehaviour
{public TextMeshProUGUI resultText;//结果文本，显示文件内容private void Start(){Debug.Log("主线程开始，启动文件读取线程");//启动子线程执行异步文件读取new Thread(()=>ReadFileAsync(Path.Combine(Application.streamingAssetsPath, "file.txt"))).Start();Debug.Log("主线程继续处理其他任务（如UI更新）");//立即执行，不等待子线程}//子线程：异步读取大文件（不阻塞主线程）private void ReadFileAsync(string filePath){byte[] data = File.ReadAllBytes(filePath);//耗时IO操作Debug.Log($"子线程读取完成，文件大小：{data.Length}字节");//注意：子线程不能直接操作Unity API（如更新UI），需通过主线程调度器MainThreadDispatcher.EnqueueTask(() =>{resultText.text += $"文件：{Path.GetFileName(filePath)}\n内容：{File.ReadAllText(filePath)}\n\n"; ;//在主线程更新UI});}
}

       异步表现：ReadFileAsync在子线程中执行耗时的文件读取，主线程可以继续处理UI渲染、用户输入，游戏画面保持流畅。

3.同步 VS 异步

对比维度

同步（Synchronous）

异步（Asynchronous）

执行方式

按顺序执行，前一个任务阻塞后续任务

不阻塞，任务执行时允许其他操作并行/并发执行

线程关系

单线程内顺序执行，无线程切换

协程：单线程内通过yield切换任务

线程：多线程并行

阻塞风险

耗时任务会阻塞当前线程（如主线程卡顿）

耗时任务不阻塞当前线程（协程让出执行权，线程独立运行）

适用场景

简单逻辑、无耗时操作的任务（如变量赋值、简单计算）

耗时操作（延迟、IO、计算）、需保持响应性的场景

Unity 限制

无特殊限制，但耗时操作会导致卡顿

协程：必须在主线程，可调用Unity API

线程：不可直接调用Unity API

4.协程异步 VS 线程异步（在Unity中的关键区别）

特性

协程（Coroutine）

线程（Thread）

线程数量

运行在Unity主线程，不创建新线程

创建新线程，独立于主线程

Unity API 调用

可以直接调用（如Instantiate、transform.position）

禁止直接调用（会导致崩溃或异常），需通过主线程调度

数据安全

单线程内执行，无数据竞争问题

多线程共享数据时需加锁（lock），否则可能数据错乱

性能开销

极低（仅维护执行上下文）

较高（线程创建、切换、内存占用）

适用任务

短耗时、需与 Unity 生命周期交互的任务（如分帧加载、延迟操作、等待异步事件）

长耗时、独立于Unity生命周期的任务（如CPU密集型任务、IO密集型任务）

5.如何选择同步、协程异步、线程异步？

（1）同步：适用于无耗时操作的简单逻辑（如变量赋值、条件判断），直接顺序执行即可。

（2）协程异步：适用于需要与Unity交互且耗时较短的异步任务（如分帧加载、延迟操作、等待异步事件），优点是简单、安全，无需处理线程同步。

（3）线程异步：适用于完全独立于Unity生命周期且耗时长的任务，CPU密集型任务、IO密集型任务，优点是不阻塞主线程，但需注意线程安全和Unity API限制。

       在实际开发中，三者往往结合使用，如用线程异步下载资源，下载完成后通过协程在主线程分帧加载资源并更新UI，既保证效率又避免卡顿。想要进一步了解进程、线程和协程可以查看【一文了解】Unity的协程(Coroutine)与线程(Thread)和区分进程(Process)、线程(Thread)和协程(Coroutine)

       好了，本次的分享到这里就结束啦，希望对你有所帮助~

http://www.dtcms.com/a/390191.html

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