Unity中的多线程编程

Unity本身并不建议使用线程,推荐用协程来代替,但是很多情况下,协程并不能实现想要的功能,因此,Unity的多线程开发还是需要学习的。

协程与线程的区别

协程

本质上是单线程编程,将一个函数放到多个帧中执行,多个协程无法并发,同一时间,只有一个协程运行。

  • 优点:
    1. 不需要考虑数据同步的问题
    2. 可以直接访问游戏对象
    3. 将异步逻辑,以一种类似同步的方法编写
    4. 性能上没有较大的开销
    5. 分散计算压力,允许将耗时操作分为多步运行
  • 缺点:
    1. 容易产生GC
    2. 无法并发,多线程下载等需求效率无法提升
    3. 部分协程操作可能会阻塞主线程,导致游戏卡顿

线程

创建子线程,允许与主线程同时处理逻辑,多个线程支持并发。

  • 优点:
    1. 支持并发,可以提高计算效率
    2. 子线程逻辑独立运行,不会阻塞游戏主线程
  • 缺点:
    1. 无法访问游戏物体
    2. 需要通过加锁等操作,手动保证数据同步
    3. 线程操作较消耗性能

线程使用场景

  • 操作会造成游戏卡顿的逻辑
  • 数据处理相关,数据大又不涉及到游戏物体的功能,如多线程下载、寻路数据计算等

Unity多线程编程的坑

Unity多线程编程有许多坑,这也是官方建议使用协程的原因,这里列举了部分坑及其解决方案

编译器环境下停止游戏后分线程仍在运行

描述

编译器环境下停止游戏是不会销毁主线程,这也意味着游戏过程中开启的子线程,也不会游戏的停止而销毁,虽然这个问题仅仅会在开发阶段出现,但是也很容易出现许多不可预知的BUG,浪费时间去修复。

解决方案

注意在OnApplicationQuit、OnDestroy等生命周期内,加入子线程的销毁,保证停止游戏后,会手动销毁线程。

HTTP多线程开发时,出现“连接被异常关闭”的异常

描述

C#中Http请求的并发连接数默认最大为2,这也意味着,多线程中,超过两个线程并发发送HTTP请求,就会出现错误

解决方案

可以通过System.Net.ServicePointManager.DefaultConnectionLimit来设置最高并发数,建议不要超过1024

System.Net.ServicePointManager.DefaultConnectionLimit = 512;

子线程访问游戏物体,出现异常

描述

多线程编程时,子线程回调需要访问游戏物体,但是Unity只有主线程允许访问游戏物体

解决方案

SynchronizationContext.Current代表主线程

子线程可通过SynchronizationContext.Current.Post(SendOrPostCallback d, object state)向主线程通信,让主线程执行具体的逻辑,下面封装了几个快速通信至主线程回调的函数,可以直接使用

/// <summary>
/// 主线程
/// </summary>
private SynchronizationContext _mainThreadSynContext;

...
_mainThreadSynContext = SynchronizationContext.Current;     //需要在主线程内赋值
...

/// <summary>
/// 通知主线程回调
/// </summary>
private void PostMainThreadAction(Action action)
{
    _mainThreadSynContext.Post(new SendOrPostCallback((o) =>
    {
        Action e = (Action)o.GetType().GetProperty("action").GetValue(o);
        if (e != null) e();
    }), new { action = action });
}
private void PostMainThreadAction<T>(Action<T> action, T arg1)
{
    _mainThreadSynContext.Post(new SendOrPostCallback((o) =>
    {
        Action<T> e = (Action<T>)o.GetType().GetProperty("action").GetValue(o);
        T t1 = (T)o.GetType().GetProperty("arg1").GetValue(o);
        if (e != null) e(t1);
    }), new { action = action, arg1 = arg1 });
}
public void PostMainThreadAction<T1, T2>(Action<T1, T2> action, T1 arg1, T2 arg2)
{
    _mainThreadSynContext.Post(new SendOrPostCallback((o) =>
     {
         Action<T1, T2> e = (Action<T1, T2>)o.GetType().GetProperty("action").GetValue(o);
         T1 t1 = (T1)o.GetType().GetProperty("arg1").GetValue(o);
         T2 t2 = (T2)o.GetType().GetProperty("arg2").GetValue(o);
         if (e != null) e(t1, t2);
     }), new { action = action, arg1 = arg1, arg2 = arg2 });
}