第十九章 Unity 其他 API

本节介绍一些其他经常使用的Unity类。首先，我们回顾一下Vector3向量类，它既可以表示方向，也可以表示大小。它在游戏中可以用来表示角色的位置，物体的移动/旋转，设置两个游戏对象之间的距离。在我们之前的课程中，我们讲过向量的一些运算。例如向量的加法可以表示两个方向的最终移动效果，向量的减法可以获取一个游戏对象到另一个游戏对象的方向和距离（注意减数和被减数的位置不同将导致向量的方向不同）。在制作游戏过程中，有时候只需要知道向量的方向而不需要知道向量的大小，这时候常常使用单位向量来表示方向。我们把一个向量转换为单位向量的过程叫做单位化或者标准化，或者归一化。

关于旋转，在Unity中虽然可以使用Vector3向量实现，但是更多的是使用Quaternion四元数类，它用来描述从一个方向到另一个方向的相对旋转。下面介绍四元数的一些常用方法：

Quaternion.LookRotation       使用指定的 forward 和 upwards 方向创建旋转四元数。
Quaternion.Angle 返回两个旋转 a 和 b 之间的角度（以度为单位）。
Quaternion.AngleAxis 创建一个围绕 axis 旋转 angle 度的旋转四元数。
Quaternion.FromToRotation   创建一个从 fromDirection 到 toDirection 的旋转四元数。
Quaternion.RotateTowards     将旋转 from 向 to 旋转。
Quaternion.Slerp 在四元数 a 与 b 之间按比率 t 进行球形插值。参数 t 限制在范围 [0, 1] 内。这可用于创建一个旋转，以基于参数的值 a，在第一个四元数 a 到第二个四元数 b 之间平滑进行插值。如果参数t的值接近于 0，则输出会接近于 a，如果参数的值接近于 1，则输出会接近于 b。
Quaternion.Lerp               在 a 和 b 之间插入 t，然后对结果进行标准化处理。参数 t 被限制在 [0, 1] 范围内。该方法与上面的 Slerp 方法很类似。两者区别在于前者是球形插值（或者称之为弧形插值），后者则是线性插值。球形差值得到的数值更加的均匀，旋转效果会更加的平滑，但是计算量比线性大一些。

另外还有两个变量经常使用，如下所示：

identity 单位旋转（只读）。
eulerAngles 返回或设置旋转的欧拉角表示。

接下来，我们使用Quaternion.LookRotation方法进行旋转。首先我们需要创建一个新的场景“SampleScene9”，然后创建一个Cube和两个Sphere，他们的位置如下所示

Cube的位置参数如下

Sphere1的位置参数如下

Sphere2的位置信息如下

接下来，我们稍微调整一下相机的位置，让我们能够清晰的看到三个游戏对象。

接下来，我们保持相机选中状态，我们点击菜单栏“GameObject”->“Align View to Selected”

接下来，我们新建“CubeQuaternion.cs”脚本文件，并附加到Cube上面。

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

public class CubeQuaternion : MonoBehaviour
{
    // 两个Sphere游戏对象
    private GameObject sphere1, sphere2;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        sphere1 = GameObject.Find("Sphere1");
        sphere2 = GameObject.Find("Sphere2");
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        // 按下数字1键，朝向 Sphere1 旋转
        if (Input.GetKey(KeyCode.Alpha1))
        {
            //Debug.Log("按下数字1键，朝向 Sphere1 旋转");
            Vector3 dir = sphere1.transform.position - transform.position;
            transform.rotation = Quaternion.LookRotation(dir, Vector3.up);
        }

        // 按下数字2键，朝向 Sphere2 旋转
        if (Input.GetKey(KeyCode.Alpha2))
        {
            //Debug.Log("按下数字2键，朝向 Sphere2 旋转");
            Vector3 dir = sphere2.transform.position - transform.position;
            transform.rotation = Quaternion.LookRotation(dir, Vector3.up);
        }
    }
}

上面的代码，我们就不过多解释了。我们直接Play运行工程查看效果。

我们首先按“1”键查看效果

我们发现Cube确实旋转了45度，从Inspector检视面板中的Y旋转值也可以看到-45度。

接下来，我们继续按下“2”键查看效果

我们发现Cube并没有旋转，但是Inspector检视面板中的Y旋转值确实改变成了45度。为了能够看到旋转的过程，我们使用Quaternion.Lerp方法来进行缓慢的旋转，代码修改

        // 按下数字1键，朝向 Sphere1 旋转
        if (Input.GetKey(KeyCode.Alpha1))
        {
            //Debug.Log("按下数字1键，朝向 Sphere1 旋转");
            Vector3 dir = sphere1.transform.position - transform.position;
            //transform.rotation = Quaternion.LookRotation(dir, Vector3.up);
            Quaternion lookDir = Quaternion.LookRotation(dir, Vector3.up);
            transform.rotation = Quaternion.Lerp(transform.rotation, lookDir, 1.0f * Time.deltaTime);
        }

        // 按下数字2键，朝向 Sphere2 旋转
        if (Input.GetKey(KeyCode.Alpha2))
        {
            //Debug.Log("按下数字2键，朝向 Sphere2 旋转");
            Vector3 dir = sphere2.transform.position - transform.position;
            //transform.rotation = Quaternion.LookRotation(dir, Vector3.up);
            Quaternion lookDir = Quaternion.LookRotation(dir, Vector3.up);
            transform.rotation = Quaternion.Lerp(transform.rotation, lookDir, 1.0f * Time.deltaTime);
        }

接下来，我们Play工程，查看运行效果，测试的时候要长按数字键哦。

现在的效果就非常明显了吧。

接下来我们介绍Time类，它提供了几个静态变量供我们使用。

deltaTime 完成上一帧所用的时间（以秒为单位）（只读）。
fixedTime 最近一次 FixedUpdate 已启动的时间（只读）。
frameCount 已经过的总帧数（只读）。
realtimeSinceStartup 游戏开始以来的实际时间（只读）。不受 Time.timeScale 的影响。
timeScale 时间流逝的标度。可用于慢动作效果。
time 此为自游戏启动以来的时间（以秒为单位）。

当 timeScale 为 1.0 时，时间流逝的速度与实时一样快。当 timeScale 为 0.5 时，时间流逝的速度比实时慢 2x。当 timeScale 设置为 0 时，如果您的所有函数都是独立于帧率的，则游戏基本上处于暂停状态（我们经常使用这个方式来暂定游戏）。timeScale 影响 Time 类的所有时间和增量时间测量变量（但 realtimeSinceStartup 和 fixedDeltaTime 除外）。如果您减小了timeScale，建议也将 Time.fixedDeltaTime 减小相同的量。当timeScale设置为0时，不会调用 FixedUpdate 函数。

接下来，我们在介绍Mathf类，里面包括了一些数学函数。

Abs 求绝对值
Ceil 向上取整
Floor 向下取整
Round 四舍五入
Cos 求余弦
Sin 求正弦
Tan 求正切
Lerp 在 a 与 b 之间按 t 进行线性插值。
Max 取最大值
Min 取最小值
Sqrt 开平方

接下来，我们在介绍Random类，提供简便的方法来生成各种常用类型的随机值。

Random.value 返回一个随机浮点数，范围在 0.0 和 1.0 之间。一种常见的用法是将返回结果乘以所选范围，从而将其转换为介于 0 和该范围之间的数。
Random.Range 返回一个介于所提供的最小值和最大值之间的数。它返回整数或浮点数，具体取决于提供的最小值和最大值是整数还是浮点数。
Random.insideUnitCircle 返回一个半径为 1 的圆内随机选择的圆内点。
Random.insideUnitSphere 返回一个半径为 1 的球内随机选择的球内点。
Random.onUnitSphere 返回一个半径为 1 的球上随机选择的球体的球面点。

接下来在介绍Application类的常用属性和方法

dataPath 游戏数据文件夹路径
persistentDataPath 持久化游戏数据文件夹路径
streamingAssetsPath    StreamAssets文件夹路径
temporaryCachePath   临时文件夹路径
runInBackground 控制在后台时是否运行
OpenURL 打开一个URL
Quit                                   退出

接下来介绍Scene常用属性：

buildIndex 返回场景在Build Settings中的索引
isLoaded 返回场景是否已经加载
name 返回场景名称
path 场景的相对路径
GetRootGameObject 返回场景中所有根游戏对象

还有Scene常用方法：

sceneCount                    当前已加载场景的数量
CreateScene                  创建一个场景
GetActiveScene 获取当前激活场景
GetSceneByName       根据名称返回已加载的场景
LoadScene 加载场景
LoadSceneAsync 异步加载场景
SetActiveScene 激活场景
UnloadSceneAsync      移除并销毁场景

Debug 类用于可视化编辑器中的信息，这些信息可以帮助您了解或调查项目运行时发生的情况。使用该类在控制台窗口中打印消息，在 Scene 视图和 Game 视图中绘制可视化线条，以及在编辑器中从脚本暂停运行模式。Unity 本身有时会将错误、警告和消息记录到控制台窗口。Debug 类使您能够从您自己的代码中执行完全相同的操作，如下所示：

Debug.Log("白色字体");
Debug.LogWarning("黄色字体");
Debug.LogError("红色字体");
三种类型（错误、警告和消息）在控制台窗口中都有自己的图标类型。
Debug 类还提供了两种在 Scene 视图和 Game 视图中绘制线条的方法。
Debug可以画线段和射线：DrawLine 和 DrawRay。
Debug.DrawLine(开始点，结束点，颜色);
Debug.DrawLine(new Vector3(0,0,0), new Vector3(0,10,0), Color.red);
Debug.DrawRay(开始点，方向向量，颜色);
Debyg.DrayRay(new Vector(0,0,0), new Vector3(10,0,0), Color.blue);