【Unity】3D功能开发入门系列（四）

Unity3D功能开发入门系列（四）

一、组件的访问
- （一）组件的调用
- （二）组件的参数
- （三）引用别的组件
- （四）引用脚本组件
- （五）消息调用
二、物体的访问
- （一）获取物体
- （二）父子物体
- （三）物体的操作
- （四）练习：俄罗斯方块
三、资源的访问
- （一）资源的使用
- （二）资源数组
- （三）练习：三色球
四、定时调用
- （一）定时调用
- （二）定时与线程
- （三）取消调用
- （四）练习：红绿灯&加速减速
五、向量
- （一）向量
- （二）向量的运算
- （三）向量测距
- （四）向量的使用

一、组件的访问

（一）组件的调用

组件 Component，代表一个功能

如，AudioSource 可用于播放音乐、音效。其中，Play on Awake 表示自动播放

在代码中，也可以用 API 来使其播放音乐

获取组件 AudioSource 组件（其中，< > 表示泛型，即获取< AudioSorce >类型的组件）
AudioSource audio = this.GetComponent< AudioSorce >( );
播放
adio.Play( );

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class CubeLogic : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            PlayMusic();
        }
    }

    void PlayMusic()
    {
        AudioSource audio = this.GetComponent<AudioSource>();
        if(audio.isPlaying)
        {
            Debug.Log("* 停止播放");
            audio.Stop();
        }
        else
        {
            Debug.Log("* 开始播放音乐 ..");
            audio.Play();
        }
    }
}

在这里插入图片描述

注：
组件的上下顺序，并无影响，可以手工 Move Up / Down，或者直接拖拽

（二）组件的参数

组件的参数，也可以在代码中访问

例如：AudioClip 音频资源、Mute 是否静音、Loop 是否循环播放、Volume 音量
更多组件：https://docs.unity.cn/cn/2022.3/ScriptReference/AudioSource.html

AudioSource audio = this.GetComponent<AudioSource>();
audio.mute = true;
audio.loop = true;

（三）引用别的组件

在脚本中，也可以引用别的物体下的组件

第一种办法：public GameObject node; 然后，AudioSource audio = node.getComponent< AudioSource >( );

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MainLogic : MonoBehaviour
{
    public GameObject bgmNode;
    
    private void Awake()
    {
       
    }
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        AudioSource audio = bgmNode.GetComponent<AudioSource>();
        audio.Play();
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        // 访问另一个节点下的 AudioSource 组件

    }
}

在这里插入图片描述

第二种办法：直接引用，在检查器中赋值 public AudioSource bgm;

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MainLogic : MonoBehaviour
{
    public AudioSource bgm;
    
    private void Awake()
    {
       
    }
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        bgm.Play();
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        // 访问另一个节点下的 AudioSource 组件

    }
}

在这里插入图片描述

（四）引用脚本组件

一个脚本里，访问另一个脚本组件。和普通脚本一样：
1. API获取
FanLogic fan = node.getComponent< FanLogic >( );
2. 直接引用（更常用）
public FanLogic fan;

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class FanLogic : MonoBehaviour
{
    public float rotateSpeed;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        this.transform.Rotate(0, rotateSpeed * Time.deltaTime, 0, Space.Self);
    }
}

主控程序书写方法1：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MainLogic : MonoBehaviour
{
    public GameObject fanNode;
    
    private void Awake()
    {
       
    }
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            Dowork();
        }
    }

    void Dowork()
    {
        FanLogic fan = fanNode.GetComponent<FanLogic>();
        fan.rotateSpeed = 180;
    }
}

主控程序书写方法2（更常用）：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MainLogic : MonoBehaviour
{
    public FanLogic fan;
    
    private void Awake()
    {
       
    }
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            Dowork();
        }
    }

（五）消息调用

消息调用 SendMessage，以 ‘消息’ 的形式来调用另一个组件，但其实也并非 ‘消息’ ，本质是同步调用

找到目标节点
public GameObject target;
向目标节点发送 ‘消息’
target.SendMessage( methodName, value )

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class FanLogic : MonoBehaviour
{
    public float rotateSpeed;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        this.transform.Rotate(0, rotateSpeed * Time.deltaTime, 0, Space.Self);
    }

    public void DoRotate()
    {
        Debug.Log("** 执行，DoRotate");
        rotateSpeed = 180;
    }
}

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MainLogic : MonoBehaviour
{
    public GameObject fanNode;
    
    private void Awake()
    {
       
    }
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            // 向目标节点发送一个'消息'，消息的名字就算FanLogic中对应的函数名
            Debug.Log("** 发送一个消息，DoRotate");
            fanNode.SendMessage("DoRotate");
        }
    }
}

在这里插入图片描述

SendMessage 的内部执行（反射机制）：
Step1：找到 target 节点下的所有组件
Step2：在组件下寻找 methodName 这个函数

若存在此函数，则调用它
若不存在，则继续查找
若最终无法匹配，则报错

练习：添加无人机，控制起降

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class FlyLogic : MonoBehaviour
{
    float m_speed = 0;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        float height = this.transform.position.y;
        float dy = m_speed * Time.deltaTime;

        if(dy > 0 && height < 4)
        {
            this.transform.Translate(0, dy, 0, Space.Self);
        }    
        if(dy < 0 && height > 0)
        {
            this.transform.Translate(0, dy, 0, Space.Self);
        }
    }

    public void Fly()
    {
        m_speed = 1;
    }
    public void Land()
    {
        m_speed = -1;
    }
}

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class RotateLogic : MonoBehaviour
{
    [Tooltip("这个是Y轴向的角速度")]
    float m_rotateSpeed;

    void Start()
    {
        
    }

    void Update()
    {
        this.transform.Rotate(0, m_rotateSpeed * Time.deltaTime, 0, Space.Self);
    }

    public void DoRotate()
    {
        m_rotateSpeed = 360 * 3;
    }
    public void DoStop()
    {
        m_rotateSpeed = 0;
    }

}

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MainLogic : MonoBehaviour
{
    public RotateLogic rotateLogic;
    public FlyLogic flyLogic;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        Application.targetFrameRate = 60;

        rotateLogic.DoRotate();
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetKeyDown(KeyCode.W))
        {
            flyLogic.Fly();
        }

        if(Input.GetKeyDown(KeyCode.S))
        {
            flyLogic.Land();
        }

    }
}

在这里插入图片描述

二、物体的访问

（一）获取物体

游戏物体 GameObject，也可以叫节点
1. 按名称 / 路径获取（不推荐）

// 若不重名，可以按名称获取
GameObject node = GameObject.Find("旋翼");
// 最好指定全路径
GameObject node = GameObject.Find("无人机/旋翼");

2. 引用获取
添加一个变量，在检查器引用目标 public GameObject wingNode;

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MainLogic : MonoBehaviour
{
    public GameObject wingNode;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        Application.targetFrameRate = 60;

        //GameObject node = GameObject.Find("无人机/旋翼");

        RotateLogic rotateLogic = wingNode.GetComponent<RotateLogic>();
        rotateLogic.DoRotate();
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
      
    }
}

不建议使用 GameObject.Find( )

执行效率底
名字容易输错
不能自适应名字变化，当目标节点改名时会出错

（二）父子物体

场景中的层级关系 / 父子关系，是由 Transform 维持的
1. 获取父级
获取父级

Transform parent = this.transform.parent;

获取父级节点

GameObject parentNode = this.transform.parent.gameObject;

2. 获取子集
获取子级，有几种方式

foreach 遍历

foreach(Transform child in transform)
{
	Debug.Log("* 子物体：" + child.name);
}

GetChild( )，按索引获取。例如，获取第 0 个子项

Transform child = this.transform.GetChild(0);
Debug.Log("* 子物体：" + child.name);

transform.Find( )，按名称查找子项（其中，二级子级应该指定路径）

Transform aa = this.transform.Find("aa");
Transform bb = this.transform.Find("bb");
Transform cc = this.transform.Find("bb/cc");

（三）物体的操作

（1）设置新的父级

this.transform.SetParent(other);

另：设为一级节点（没有父级）

this.transform.SetParent(null);

（2）GameObject.setActive( )，显示 / 隐藏

Transform child = this.transform.Find("aa");
if(child.gameObject.activeSelf)
{
	child.gameObject.SetActive(false);
}
else
{
	child.gameObject.SetActive(true);
}

另：transform.Find( “/222” )，其中 / 表示在根目录（场景节点）下查找物体

（四）练习：俄罗斯方块

3D版的俄罗斯方块，按空格键切换形状

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class PlayerLogic : MonoBehaviour
{
    int m_index = 0; // 表示显示的是哪一个形状

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
        {
            ChangeShape();
        }

        // 向前运动 
        float speed = 1;
        this.transform.Translate(0, 0, speed * Time.deltaTime, Space.Self);
    }

    private void ChangeShape()
    {
        // 先把原来的形状，隐藏
        Transform child = this.transform.GetChild(m_index);
        child.gameObject.SetActive(false);

        m_index += 1;
        int count = this.transform.childCount;
        if (m_index >= count)
            m_index = 0;

        // 显示新的形状
        child = this.transform.GetChild(m_index);
        child.gameObject.SetActive(true);
    }
}

三、资源的访问

（一）资源的使用

在脚本中，也可以引用一个资源

例如，AudioClip 音频文件，Texture 纹理贴图，Material 材质

演示：

准备音频资源文件，预览
添加脚本 MusicTest.cs（添加变量 public AudioClip audioSuccess）
引用音频资源
使用 API 播放音频 AudioSource.PlayOneShot( clip )，用于一次性播放音效

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class AudioTest : MonoBehaviour
{
    public AudioClip audioSuccess;

    public AudioClip audioFail;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetKeyDown(KeyCode.A))
        {
            AudioSource audioSource = GetComponent<AudioSource>();

            audioSource.PlayOneShot(audioSuccess);
        }

        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.D))
        {
            AudioSource audioSource = GetComponent<AudioSource>();

            audioSource.PlayOneShot(audioFail);
        }

    }
}

在这里插入图片描述

（二）资源数组

在脚本中，也可以定义一个数组变量

比如，一个音乐盒，存了多首歌曲 public AudioClip[ ] songs;

演示：创建一个音乐盒，点鼠标随机切换

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MusicBox : MonoBehaviour
{
    public AudioClip[] songs;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        if (songs == null || songs.Length == 0)
        {
            Debug.Log("* 请在检查器里指定资源");
        }
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            NextSong();
        }
    }

    private void NextSong()
    {
        // 随机播放 (大家也可以改成顺序播放)

        // 在 [min, max) 间随机抽取一个值。不包含max 
        int index = Random.Range(0, songs.Length);
        AudioClip clip = this.songs[index];

        // 播放选中的歌曲
        AudioSource ac = GetComponent<AudioSource>();
        ac.clip = clip;
        ac.Play();

        Debug.Log("* 播放第 " + index + "首歌 , 名字: " + clip.name);
    }
}

在这里插入图片描述

（三）练习：三色球

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class SimpleLogic : MonoBehaviour
{
    public Material[] colors;

    // 当前材质序号
    int m_index = 0;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            ChangeColor();
        }
    }

    private void ChangeColor()
    {
        m_index += 1;
        if (m_index >= this.colors.Length)
            m_index = 0;

        // 把选中的材质拿出来
        Material selected = this.colors[m_index];

        // 交给 MeshRenderer 组件
        MeshRenderer rd = GetComponent<MeshRenderer>();
        rd.material = selected;

    }    
}

在这里插入图片描述
也可以使用其他办法，比如，直接修改 Material 的 Albedo 颜色

四、定时调用

（一）定时调用

定时调用 Invoke*，即一般所谓的 ‘定时器’。继承自 MonoBehaviour：

指令	解释
Invoke( func, delay )	在delay之后执行，只调用一次
InvokeRepeating( func, delay, interval )	在delay之后首次执行，然后每隔interval执行一次（循环调用）
IsInvoking( func )	是否正在调度中
CanceIInvoke( func )	取消调度、从调度队列中移除

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class SimpleLogic : MonoBehaviour
{

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        Debug.Log("* Start ..." + Time.time);
        this.Invoke("DoSomething", 1);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        
    }

    private void DoSomething()
    {
        Debug.Log("* DoSomething ..." + Time.time);
    }
}

在这里插入图片描述

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class SimpleLogic : MonoBehaviour
{

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        Debug.Log("* Start ..." + Time.time);
        // this.Invoke("DoSomething", 1);
        this.InvokeRepeating("DoSomething", 1, 2);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        
    }

    private void DoSomething()
    {
        Debug.Log("* DoSomething ..." + Time.time);
    }
}

在这里插入图片描述

注：

Start( ) 只执行一次，这里是没有执行完，所以一直在执行，类似多线程
fun，函数名是一个字符串（反射机制）

练习：做一个弹跳的小球

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class SimpleLogic : MonoBehaviour
{
    public float speed = 1.5f;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        Debug.Log("* Start ..." + Time.time);
        // this.Invoke("DoSomething", 1);
        this.InvokeRepeating("DoSomething", 1, 2);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        this.transform.Translate(0, speed * Time.deltaTime, 0, Space.Self);
    }

    private void DoSomething()
    {
        Debug.Log("* DoSomething ..." + Time.time);

        this.speed = 0 - speed;
    }
}

（二）定时与线程

InvokeRepeating 定时调用，并没有创建新的线程（Unity引擎核心是单线程的，不必考虑线程、并发、互斥）

验证：Start( )、Update( ) 以及定时调用，是在同一个线程

获取当前线程号

using System.Threading;
int threadld = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using System.Threading;


public class SimpleLogic : MonoBehaviour
{
    public float speed = 1.5f;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        Debug.Log("* Start , 线程ID=" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        // this.Invoke("DoSomething", 1);
        this.InvokeRepeating("DoSomething", 1, 2);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        Debug.Log("* Update , 线程ID=" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

        this.transform.Translate(0, speed * Time.deltaTime, 0, Space.Self);
    }

    private void DoSomething()
    {
        Debug.Log("************************** DoSomething , 线程ID=" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

        this.speed = 0 - speed;
    }
}

在这里插入图片描述

参考官方文档的说明：https://docs.unity.cn/cn/2022.3/Manual/ExecutionOrder.html

消息函数 Awake / Start / Update / OnEnable
定时调用 Invoke
协程调用 Coroutine

（三）取消调用

重复调用
每次 InvokeRepeating，都会添加一个新的调度，若有多个调度，每个调度之间独立，有叠加效果。
取消调用

指令	解释
IsInvoking( fun )	判断 func 是否在 Invoke 队列
CanceIInvoke( func )	取消 func 的 Invoke 调用
Cancellnvoke( )	取消当前脚本的所有 Invoke 调用

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class CubeLogic : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        // 点鼠标左键后，开始定时器
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            // 自己根据实际需要，实现自己的逻辑

            // IsInvoking 判断是否已经在调度队列中
            // CancelInvoke 从调度队列中移除
            // InvokeRepeating 添加一个新的调度到队列中
            if ( IsInvoking("Expand"))
            {
                CancelInvoke("Expand");
            }
            else
            {
                InvokeRepeating("Expand", 1, 1);
            }
        }
    }

    private void Expand()
    {
        Debug.Log("* 变长 。。" + Time.time);

        Vector3 scale = this.transform.localScale;
        scale.y += 1;
        this.transform.localScale = scale;
    }
}

在这里插入图片描述

注：在 Invoke 时，一般要避免重复调用，形如：

if(!IsInvoking(fun))
{
	InvokeRepeating(fun, delay, interval);
}

（四）练习：红绿灯&加速减速

练习1：做一个可以自动切换的红绿灯（红灯4s，绿灯4s，黄灯1s）

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class LightLogic : MonoBehaviour
{
    [Tooltip("红、绿、黄按顺序指定")]
    public Material[] colors;

    int m_index = 0; // 红灯开始

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        ChangeColor();
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {        
    }

    void ChangeColor()
    {
        // 当前材质
        Material color = this.colors[m_index];
        MeshRenderer renderer = GetComponent<MeshRenderer>();
        renderer.material = color;
        Debug.Log("* Change -> " + m_index + ", time=" + Time.time);
                
        if (m_index == 0)
        {
            // 红 -> 绿，间隔3秒钟
            Invoke("ChangeColor", 4);
        }        
        else if (m_index == 1)
        {
            // 绿 -> 黄，间隔1秒钟
            Invoke("ChangeColor", 4);
        }        
        else if (m_index == 2)
        {
            // 黄 -> 红，间隔1秒钟
            Invoke("ChangeColor", 1);
        }

        // 切换
        m_index++;
        if (m_index >= 3) m_index = 0;
    }
}

在这里插入图片描述

练习2：实现速度渐变的效果

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class FanLogic : MonoBehaviour
{
    public float maxRotateSpeed = 720; // 最大转速

    float m_speed = 0; // 当前转速
    bool m_speedUp = false; // true 加速 , false 减速
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        InvokeRepeating("AdjustSpeed", 0.1f, 0.1f);   
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        // 点一下，加速；再点一下，减速
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            m_speedUp = !m_speedUp;
        }

        if(m_speed > 0)
        {
            this.transform.Rotate(0, m_speed * Time.deltaTime, 0, Space.Self);
        }
    }

    // 调整速度
    private void AdjustSpeed()
    {
       if(m_speedUp)
        {
            if (m_speed < maxRotateSpeed)
                m_speed += 10;
        }
        else
        {
            m_speed -= 10;
            if (m_speed < 0)
                m_speed = 0;
        }
    }
}

五、向量

（一）向量

1. 向量 Vector3，三维向量（x, y, z），求长度的 API：

Vector3 v = new Vector3(3,0,4);
float len = v.magnitude;

2. 单位向量，即长度为1的向量，例如：

Vector3 v1 = new Vector3(1,0,0);
Vector3 v2 = new Vector3(0.6f,0.8f,0);

3. 标准化 Normalize：缩放一个向量，使其长度为1，相关API：

Vector3 v1 = new Vector3(2,2,0);
Vector3 v2 = v1.normalized;

4. 几个常量

Vector3.zero; // 即（0,0,0）
Vector3.up; // 即（0,1,0） y
Vector3.right; // 即（1,0,0） x
Vector3.forward; // 即（0,0,1） z

（二）向量的运算

1. 向量加 / 减法，即 x y z 三个分量分别相加 / 减

Vector3 a = new Vector3(1,3,0);
Vector3 b = new Vector3(4,1,3);
Vector3 c = a + b;
Vector3 d = a - b;

2. 向量乘法，分 3 种

// 1. 标量乘法
b = a * 2;
// 2. 点积
c = Vector3.Dot(a,b);
// 3. 差积
c = Vector3.Cross(a,b);

3. 赋值运算：Vector3 是值类型，可以直接赋值（不能设为 null）

（三）向量测距

向量测距，用于求两物体间的距离，准确的说是轴心点之间的距离。例如

Vector3 p1 = this.transform.position; // 自己位置
Vector3 p2 = target.transform.position; // 目标位置
Vector3 direction = p2 - p1; // 方向向量
float distance = direction.magnitude; // 距离

另：Vector3.Distance( a, b )，也可以求距离，与上面求法原理相同

（四）向量的使用

Vector3 可以直接作为脚本的参数

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using static Unity.IO.LowLevel.Unsafe.AsyncReadManagerMetrics;

public class MoveLogic : MonoBehaviour
{
    public Vector3 speed;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        // 无论沿着 x y z 都可以一次性搞定
        Vector3 delta = speed * Time.deltaTime;
        this.transform.Translate(delta, Space.Self);
    }
}