Unity中【UniTask异步流程】如何进行【步骤分段】、【步骤撤销】、【步骤跳转】、【取消异步任务】

news2024/11/18 8:10:37

一、UniTask和Task

UniTask是Unity中的Task实现，Task是C#中实现异步操作的一个模块(类)。UniTask与Task有着同样的使用思路（使用习惯，常用API等），可以说UniTask是借鉴Task而开发出来的。

二、需求的来源

以前有一个实验，操作就是点击物体，执行动画，点击物体，执行动画…如此子子孙孙无穷循环，直到地球爆炸（实验结束）。

2.1 原来的脚本

于是很容易就用UniTask的await把所有操作连成一片，写在一个脚本里，甚至一整个实验就一个脚本。

比如下面：

1）、面板参数定义

面板用到的参数全部释放在Inspector上面，代码的话带上注释和空格将近1800行
在这里插入图片描述

2）、异步流程的组织

操作流程的话，写在一个异步方法里，浩浩荡荡写了上千行…写起来倒是比较滑溜了，但是调试和复用的话，就有点…
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

2.2 要改造成什么样

如果用户说他要【上一步】、【下一步】和【跳步】
思路：把一串流程按照操作逻辑分块，不同的块编一个号，放到一个执行列表里面。

1）、从前的脚本是这样：

/// <summary>
/// 主流程：所有流程连成一片，无法分步执行
/// </summary>
/// <returns></returns>
public async UniTask Flow()
{
    //第一步
    await UniTask.Delay(1000);
    //...

    //第二步
    await UniTask.Delay(1000);
    //...

    //第三步
    await UniTask.Delay(1000);
    //...

    //...

    //第N步
    await UniTask.Delay(1000);
    //...
}

2） 、分块思路

  • （1）定义一个列表StepInfosList，用来装载要执行的步骤。
    /// <summary>
    /// 步骤信息表：系列化到面板，用于调试和观察，后期执行
    /// </summary>
    [Header("步骤信息表")]
    public List<StepInfo> StepInfosList = new List<StepInfo>();

每一个节点StepInfo的结构如下：
在这里插入图片描述

3） 、分块后的脚本

/// <summary>
/// 步骤信息Class
/// </summary>
[Serializable]
public class StepInfo
{
    /// <summary>
    /// 当前序号
    /// </summary>
    [Header("当前步骤的序号")]
    public int index;

    /// <summary>
    /// 步骤的名字
    /// </summary>
    [Header("步骤的名字")]
    public string name;

    /// <summary>
    /// 正常流程
    /// </summary>
    public Func<UniTask> Flow;

    /// <summary>
    /// 恢复到【初始状态】的流程
    /// </summary>
    public Action Init;

    /// <summary>
    /// 跳到【结束状态】的流程
    /// </summary>
    public Action Final;
}
  • （2）拆分步骤

把脚本按照逻辑分成不同的块（步骤），装入到执行步骤列表里

/// <summary>
/// 添加步骤：新改的写法——各个步骤单独分开，逐个添加到执行列表里
/// </summary>
/// <param name="ctk"></param>
/// <returns></returns>
public async UniTask AddSteps(CancellationToken ctk)
{
    //第一步
    var step = StepInfosList.AddFlow("第一步");
    step.Flow = async () =>
    {
        Debug.Log("Flow() - 第一步");
        await UniTask.Delay(1000, cancellationToken: ctk);
    };   

    //第二步
    step = StepInfosList.AddFlow("第二步");
    step.Flow = async () =>
    {
        Debug.Log("Flow() - 第二步");
        await UniTask.Delay(1000, cancellationToken: ctk);
    }; 

    //第三步
    step = StepInfosList.AddFlow("第三步");
    step.Flow = async () =>
    {
        Debug.Log("Flow() - 第三步");
        await UniTask.Delay(1000, cancellationToken: ctk);
    };

    //第N步
    step = StepInfosList.AddFlow("第N步");
    step.Flow = async () =>
    {
        Debug.Log("Flow() - 第N步");
        await UniTask.Delay(1000, cancellationToken: ctk);
    };
}

三、跳步会有哪些操作

3.1 跳步的分类

在这里插入图片描述

3.2 跳步的实现

  • 【1】获取目标步骤信息
  • 【2】处理中间步骤的状态
  • 【3】执行目标步骤的流程
/// <summary>
/// 给定步骤名字，执行指定的步骤【所谓任意跳步】
/// </summary>
/// <param name="taskName"></param>
async UniTask RunTask(string taskName)
{
    if (cts.IsCancellationRequested)
    {
        Debug.Log("所有的任务已经被取消了！！");
        return;
    }

    //【1】获取目标步骤信息
    var targetStep = StepInfosList.First(x => x.name.Equals(taskName.Trim()));

    //【2】处理中间步骤的状态
    Debug.Log($"#################### 要执行的目标步骤为：targetStep = {targetStep.index}  {targetStep.name}  currentIndex = {currentIndex} ");
    if (currentIndex == targetStep.index)  //本步骤重新执行：恢复到本步骤初始状态
    {
        Debug.Log($"回到【{targetStep.name}】初始状态");
        if (targetStep.Init == null)
        {
            Debug.LogWarning($"步骤【{targetStep.index} {targetStep.name}】的Init函数为空，请补全！");
        }
        else
        {
            targetStep.Init();
        }
    }
    if (currentIndex < targetStep.index)   //往后跳步：中间步骤的状态快速补足
    {
        StepInfosList
            .Where(x => (x.index >= currentIndex) && (x.index < targetStep.index)).ToList()
            .ForEach(s =>
            {
                Debug.Log($"回到【{s.name}】结束状态");
                if (s.Final == null)
                {
                    Debug.LogWarning($"步骤【{s.index} {s.name}】的Final函数为空，请补全！");
                }
                else
                {
                    s.Final();
                }
            });
    }
    if (currentIndex > targetStep.index)   //往前跳步：中间步骤的状态快速撤销
    {
        StepInfosList
            .Where(x => (x.index >= targetStep.index) && (x.index <= currentIndex))
            .OrderByDescending(x=>x.index).ToList()        //注意倒序排列——由后往前执行
            .ForEach(s =>
            {
                Debug.Log($"回到【{s.name}】初始状态");
                if (s.Init == null)
                {
                    Debug.LogWarning($"步骤【{s.index} {s.name}】的Init函数为空，请补全！");
                }
                else
                {
                    s.Init();
                }
            });
    }

    //【3】执行目标步骤的流程
    await targetStep.Flow();
    currentIndex = targetStep.index;
    Debug.Log($"执行步骤：{targetStep.index}  {targetStep.name} 执行完毕，当前步骤currentIndex = {currentIndex}！");
}

3.3 执行所有步骤

用异步等待来逐个执行所有的步骤，如下所示：

/// <summary>
/// 执行所有的步骤
/// </summary>
/// <returns></returns>
private async UniTask RunAllTasks()
{
    foreach (var step in StepInfosList)
    {
        Debug.Log($"当前执行的步骤：{step.index} {step.name}");
        currentIndex = step.index;
        await step.Flow();
    }
}

3.4 如何取消所有步骤

  • 1）定义一个CancellationTokenSource（暂且称它为-异步任务取消标记）
    异步操作必须有取消，如果你不取消，当切换场景的时候，异步流程还在运行，则会出现资源的空引用。

举个不恰当的例子：你在家里玩电脑，然后让你的5岁的娃娃去楼下接妈妈回家。结果你媳妇从地下室坐电梯上来了，结局就是你的娃娃一直没等到他妈妈，结果呢，他呆坐在门口一直等，一直等，天黑也不回家。

问题在哪里：你指派给你小孩接妈妈这个异步操作，没有附加异步取消的令牌。下次你应该对他说：天黑还没等到妈妈的话，你就直接回家吃饭。或者我打电话给你，你就回家。

/// <summary>
/// 异步任务取消的标记
/// </summary>
private CancellationTokenSource cts;
  • 2）取消异步任务
    单凡用到上面cts的await，只要发现cts.IsCancellationRequested变成true，就会停止执行
/// <summary>
/// 取消所有的任务
/// </summary>
void CancelAllTasks()
{
    cts.Cancel();
}
  • 3） CancellationTokenSource是啥，如何服用？
    CancellationTokenSource就是一个遥控器，遥控器一按关机，那么凡是被该遥控器遥控的电视都关机。那么如何把遥控器绑定给一个电视机呢，也就是如何把一个CancellationTokenSource绑定给一坨异步操作。
    秘诀就是凡是await 操作的地方，你都绑一个CancellationTokenSource的token给它。
var cts = new CancellationTokenSource();
cancelButton.onClick.AddListener(() =>
{
    cts.Cancel();
});
await UnityWebRequest.Get("http://google.co.jp").SendWebRequest().WithCancellation(cts.Token);

await UniTask.DelayFrame(1000, cancellationToken: cts.Token);
  • 4）把所有的步骤绑定在一个CancellationTokenSource上
/// <summary>
/// 创建任务，用一个新的【CancellationTokenSource】控制这些异步任务
/// </summary>
/// <returns>cts</returns>
CancellationTokenSource CreatTasks()
{
    var cts = new CancellationTokenSource();
    StepInfosList.Clear();
    AddSteps(cts.Token).Forget();
    return cts;
}

四、测试步骤

4.1 测试脚本

//加载步骤流程到执行列表中
Debug.Log($"【1】************加载步骤流程到执行列表中:{Time.realtimeSinceStartup}");
cts = CreatTasks();

//执行一遍所有的任务
Debug.Log($"【2】************执行一遍所有的任务:{Time.realtimeSinceStartup}");
await RunAllTasks();

//等待3秒钟，跳步到第三步执行
Debug.Log($"【3】************等待3秒钟，跳步到第三步执行:{Time.realtimeSinceStartup}");
await UniTask.Delay(3000, cancellationToken: cts.Token);
await RunTask("第三步");

//取消所有任务
Debug.Log($"【4】************取消所有任务:{Time.realtimeSinceStartup}");
CancelAllTasks();

//等待3秒钟，跳步到第1步执行
Debug.Log($"【5】************等待3秒钟，跳步到第1步执行:{Time.realtimeSinceStartup}");
await UniTask.Delay(3000, cancellationToken: cts.Token);
await RunTask("第一步");

4.2 测试结果

在这里插入图片描述

五、附录：脚本源码

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Threading;
using Cysharp.Threading.Tasks;
using UnityEngine;

/// <summary>
/// 步骤信息Class
/// </summary>
[Serializable]
public class StepInfo
{
    /// <summary>
    /// 当前序号
    /// </summary>
    [Header("当前步骤的序号")]
    public int index;

    /// <summary>
    /// 步骤的名字
    /// </summary>
    [Header("步骤的名字")]
    public string name;

    /// <summary>
    /// 正常流程
    /// </summary>
    public Func<UniTask> Flow;

    /// <summary>
    /// 恢复到【初始状态】的流程
    /// </summary>
    public Action Init;

    /// <summary>
    /// 跳到【结束状态】的流程
    /// </summary>
    public Action Final;
}

/// <summary>
/// 扩展方法
/// </summary>
public static class ExtensionMethods
{
    /// <summary>
    /// 在步骤列表MySteps中生成一个只包含步骤名的空步骤
    /// </summary>
    /// <param name="MySteps">步骤列表</param>
    /// <param name="stepName">步骤名字</param>
    /// <returns></returns>
    public static StepInfo AddFlow(this List<StepInfo> MySteps, string stepName)
    {
        int idx = MySteps.Count == 0 ?
            0
            :
            MySteps.Max(x => x.index) + 1;

        var item = new StepInfo();
        item.index = idx;
        item.name = stepName;
        item.Flow = null;
        item.Final = null;
        item.Init = null;
        MySteps.Add(item);
        return item;
    }
}

/// <summary>
/// 步骤分步，任意跳转：一段操作流程，包含多个步骤，可以任意跳转到某个步骤执行。
/// 点击【上一步】时，需要对当前步骤所操作的内容进行撤销或者状态还原。
/// 点击【下一步】时，需要把跳过的步骤中的状态补足。
/// </summary>
public class FlowsDemo : MonoBehaviour
{
    /// <summary>
    /// 步骤信息表：系列化到面板，用于调试和观察，后期执行
    /// </summary>
    [Header("步骤信息表")]
    public List<StepInfo> StepInfosList = new List<StepInfo>();

    /// <summary>
    /// 当前执行的步骤
    /// </summary>
    private int currentIndex;

    /// <summary>
    /// 异步任务取消的标记
    /// </summary>
    private CancellationTokenSource cts;

    /// <summary>
    /// 取消所有的任务
    /// </summary>
    void CancelAllTasks()
    {
        cts.Cancel();
    }

    /// <summary>
    /// 创建任务，用一个新的【CancellationTokenSource】控制这些异步任务
    /// </summary>
    /// <returns>cts</returns>
    CancellationTokenSource CreatTasks()
    {
        var cts = new CancellationTokenSource();
        StepInfosList.Clear();
        AddSteps(cts.Token).Forget();
        return cts;
    }

    /// <summary>
    /// 执行所有的步骤
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    private async UniTask RunAllTasks()
    {
        foreach (var step in StepInfosList)
        {
            Debug.Log($"当前执行的步骤：{step.index} {step.name}");
            currentIndex = step.index;
            await step.Flow();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 主流程：所有流程连成一片，无法分步执行
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public async UniTask Flow()
    {
        //第一步
        await UniTask.Delay(1000);
        //...

        //第二步
        await UniTask.Delay(1000);
        //...

        //第三步
        await UniTask.Delay(1000);
        //...

        //...

        //第N步
        await UniTask.Delay(1000);
        //...
    }

    /// <summary>
    /// 添加步骤：新改的写法——各个步骤单独分开，逐个添加到执行列表里
    /// </summary>
    /// <param name="ctk"></param>
    /// <returns></returns>
    public async UniTask AddSteps(CancellationToken ctk)
    {
        //第一步
        var step = StepInfosList.AddFlow("第一步");
        step.Flow = async () =>
        {
            Debug.Log("Flow() - 第一步");
            await UniTask.Delay(1000, cancellationToken: ctk);
        };
        step.Init = () => { Debug.Log("Init() - 回到第一步的初始状态");};
        step.Final = () => { Debug.Log("Final() - 跳到第一步的结束状态"); };

        //第二步
        step = StepInfosList.AddFlow("第二步");
        step.Flow = async () =>
        {
            Debug.Log("Flow() - 第二步");
            await UniTask.Delay(1000, cancellationToken: ctk);
        };
        step.Init = () => { Debug.Log("Init() - 回到第二步的初始状态"); };
        step.Final = () => { Debug.Log("Final() - 跳到第二步的结束状态"); };

        //第三步
        step = StepInfosList.AddFlow("第三步");
        step.Flow = async () =>
        {
            Debug.Log("Flow() - 第三步");
            await UniTask.Delay(1000, cancellationToken: ctk);
        };

        //第N步
        step = StepInfosList.AddFlow("第N步");
        step.Flow = async () =>
        {
            Debug.Log("Flow() - 第N步");
            await UniTask.Delay(1000, cancellationToken: ctk);
        };
    }

    /// <summary>
    /// 给定步骤名字，执行指定的步骤【所谓任意跳步】
    /// </summary>
    /// <param name="taskName"></param>
    async UniTask RunTask(string taskName)
    {
        if (cts.IsCancellationRequested)
        {
            Debug.Log("所有的任务已经被取消了！！");
            return;
        }

        //【1】获取目标步骤信息
        var targetStep = StepInfosList.First(x => x.name.Equals(taskName.Trim()));

        //【2】处理中间步骤的状态
        Debug.Log($"#################### 要执行的目标步骤为：targetStep = {targetStep.index}  {targetStep.name}  currentIndex = {currentIndex} ");
        if (currentIndex == targetStep.index)  //本步骤重新执行：恢复到本步骤初始状态
        {
            Debug.Log($"回到【{targetStep.name}】初始状态");
            if (targetStep.Init == null)
            {
                Debug.LogWarning($"步骤【{targetStep.index} {targetStep.name}】的Init函数为空，请补全！");
            }
            else
            {
                targetStep.Init();
            }
        }
        if (currentIndex < targetStep.index)   //往后跳步：中间步骤的状态快速补足
        {
            StepInfosList
                .Where(x => (x.index >= currentIndex) && (x.index < targetStep.index)).ToList()
                .ForEach(s =>
                {
                    Debug.Log($"回到【{s.name}】结束状态");
                    if (s.Final == null)
                    {
                        Debug.LogWarning($"步骤【{s.index} {s.name}】的Final函数为空，请补全！");
                    }
                    else
                    {
                        s.Final();
                    }
                });
        }
        if (currentIndex > targetStep.index)   //往前跳步：中间步骤的状态快速撤销
        {
            StepInfosList
                .Where(x => (x.index >= targetStep.index) && (x.index <= currentIndex))
                .OrderByDescending(x=>x.index).ToList()        //注意倒序排列——由后往前执行
                .ForEach(s =>
                {
                    Debug.Log($"回到【{s.name}】初始状态");
                    if (s.Init == null)
                    {
                        Debug.LogWarning($"步骤【{s.index} {s.name}】的Init函数为空，请补全！");
                    }
                    else
                    {
                        s.Init();
                    }
                });
        }

        //【3】执行目标步骤的流程
        await targetStep.Flow();
        currentIndex = targetStep.index;
        Debug.Log($"执行步骤：{targetStep.index}  {targetStep.name} 执行完毕，当前步骤currentIndex = {currentIndex}！");
    }

    /// <summary>
    /// 要测试的【步骤名字】
    /// </summary>
    [Header("要执行的【步骤名字】")]
    public string flowName;


#if UNITY_EDITOR
    [ContextMenu("跳到指定的步骤")]
#endif
    void TestFlow()
    {
        RunTask(flowName).Forget();
    }

#if UNITY_EDITOR
    [ContextMenu("取消所有任务")]
#endif
    void TestFlow1()
    {
        CancelAllTasks();
    }

#if UNITY_EDITOR
    [ContextMenu("Demo测试")]
#endif
    void TestFlow3()
    {
        Func<UniTask> TestDemo = async () =>
         {
            //加载步骤流程到执行列表中
            Debug.Log($"【1】************加载步骤流程到执行列表中:{Time.realtimeSinceStartup}");
            cts = CreatTasks();

            //执行一遍所有的任务
            Debug.Log($"【2】************执行一遍所有的任务:{Time.realtimeSinceStartup}");
            await RunAllTasks();

            //等待3秒钟，跳步到第三步执行
            Debug.Log($"【3】************等待3秒钟，跳步到第三步执行:{Time.realtimeSinceStartup}");
            await UniTask.Delay(3000, cancellationToken: cts.Token);
            await RunTask("第三步");

            //取消所有任务
            Debug.Log($"【4】************取消所有任务:{Time.realtimeSinceStartup}");
            CancelAllTasks();

            //等待3秒钟，跳步到第1步执行
            Debug.Log($"【5】************等待3秒钟，跳步到第1步执行:{Time.realtimeSinceStartup}");
            await UniTask.Delay(3000, cancellationToken: cts.Token);
            await RunTask("第一步");
         };
        
        Debug.Log($"开始测试:{Time.realtimeSinceStartup}");
        TestDemo();
    }
}

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