Unity序列化字段、单例模式(Singleton Pattern)

一、序列化字段

在Unity中，序列化字段是一个非常重要的概念，主要用于在Unity编辑器中显示和编辑类的成员变量，或者在运行时将对象的状态保存到文件或网络中。

 1.Unity序列化字段的作用

• 在编辑器中显示和编辑字段：默认情况下，只有公共字段（  public  ）才会在Unity编辑器的Inspector窗口中显示。如果希望私有字段（  private  ）或受保护字段（  protected  ）也能在编辑器中显示并被编辑，可以通过序列化字段来实现。
• 保存和加载对象状态：序列化字段还可以用于将对象的状态保存到文件或网络中，并在需要时重新加载这些状态。

2. 使用  [SerializeField]  属性

Unity提供了  [SerializeField]  属性，用于将私有或受保护的字段标记为可序列化。这样，这些字段就可以在Unity编辑器的Inspector窗口中显示和编辑。

using UnityEngine;public class ExampleScript : MonoBehaviour
{// 这是一个公共字段，会在Inspector中显示public int publicField;// 这是一个私有字段，不会在Inspector中显示private string privateField;// 这是一个私有字段，但使用[Serialize]标记后会在Inspector中显示[SerializeField] private float serializedField;void Start(){Debug.Log("Public Field: " + publicField);Debug.Log("Serialized Field: " + serializedField);}
}
//publicField和serializedField都会在Inspector中显示，而privateField不会显示。
//使用[SerializeField]属性可以让开发者更好地封装类的实现细节，同时仍然允许在编辑器中对字段进行编辑。

 3. 默认序列化规则

• 公共字段：默认情况下，所有公共字段（  public  ）都会被序列化，无论是否使用了  [SerializeField]  属性。
• 私有字段：默认情况下，私有字段（  private  ）不会被序列化，除非使用了  [SerializeField]  属性。
• 静态字段：静态字段（  static  ）永远不会被序列化，因为它们不属于对象的实例状态。
• 只读字段：只读字段（  readonly  ）不会被序列化，因为它们在构造函数之后不能被修改。
• 特殊类型字段：某些特殊类型（如  Dictionary  、  Action  、  Func  等）不会被序列化，因为它们的序列化逻辑比较复杂。

4. 使用  [SerializeField]  的注意事项

• 不要滥用：虽然  [SerializeField]  可以让私有字段在编辑器中显示，但不要过度使用它。过多的字段暴露在Inspector中可能会导致编辑器界面变得混乱。
• 性能影响：序列化字段可能会对性能产生一定影响，尤其是在大量对象需要序列化时。因此，在性能敏感的场景中，需要谨慎使用序列化字段。
• 与  [HideInInspector]  的区别：  [SerializeField]  用于将私有字段标记为可序列化，使其在Inspector中显示；而  [HideInInspector]  用于隐藏公共字段，使其不在Inspector中显示。

 5. 序列化字段的应用场景

• 组件属性编辑：在开发自定义组件时，使用  [SerializeField]  可以让开发者更好地封装组件的实现细节，同时仍然允许用户在编辑器中配置组件的属性。
• 保存和加载游戏状态：通过序列化字段，可以将游戏对象的状态保存到文件中，并在需要时重新加载这些状态，实现游戏的存档和读档功能。
• 网络同步：在多人游戏中，可以将需要同步的字段标记为序列化字段，然后通过网络协议将这些字段的状态发送到其他客户端。

6. 扩展：自定义序列化

如果默认的序列化机制不能满足需求，Unity还提供了自定义序列化的方法。例如，可以通过实现  ISerializationCallbackReceiver  接口，在序列化和反序列化时执行自定义逻辑。

using UnityEngine;public class CustomSerializationExample : MonoBehaviour, ISerializationCallbackReceiver
{// 这是一个自定义字段，不会直接被序列化private string customField;// 用于存储自定义字段的序列化数据[SerializeField] private string serializedData;public void OnBeforeSerialize(){// 在序列化之前，将自定义字段的值转换为可序列化的格式serializedData = customField;}public void OnAfterDeserialize(){// 在反序列化之后，将序列化的数据还原为自定义字段的值customField = serializedData;}
}

二、单例模式(Singleton Pattern) 

在Unity中，单例模式是一种常见的创建型设计模式，用于确保某个类在程序运行期间只有一个实例存在，并提供一个全局访问点来获取这个实例。

在单例模式中，类的构造函数通常是私有的，防止外部通过 new 来创建对象，类内部维护一个静态实例，通过公共的静态方法提供访问。

单例模式的实现分为饿汉模式与懒汉模式。

1.饿汉式（Eager Initialization）单例模式：

是一种在类加载时就立即创建单例对象的实现方式。这种模式确保了单例对象在程序启动时就存在，并且可以立即使用。

适用场景：

当对象需要在程序启动时立即可用，且创建成本较低时使用，适合常用于必要的核心功能。例子：游戏设置、玩家控制、主菜单管理器。

实现方式：

1）属性实现单例模式（饿汉模式）

通过定义一个静态属性来实现单例模式，并且通过私有设置器（  private set  ）确保实例在第一次创建时被设置，并且之后不能被更改。

public class Player : MonoBehaviour
{//单例模式，确保了Player类只有一个实例，并且提供了一个全局访问点来获取这个实例//通过私有设置访问器，确保了Instance属性的值不会被外部代码意外修改public static Player Instance{ get; private set; }// ... 其他代码 ...//Awake在游戏对象被创建时自动调用，通常用于初始化操作。private void Awake(){//检查Instance是否已经为null。如果Instance不为null，说明已经有一个实例被创建了if (Instance != null){Debug.Log("已经有一个实例被创建了");}//将当前对象实例赋值给Instance，使其成为该类的唯一实例Instance = this;}
}
//这种实现方式确保了Player类在整个游戏会话中只有一个实例，并且可以通过Player.Instance访问这个实例。

注意点： 

1.立即初始化：在类被加载时立即创建单例对象，而不是在首次使用时才创建。

2. 简单实现：实现简单，不需要同步控制，因为对象在第一次加载时就被创建。

3. 资源占用：可能会在不需要时就占用资源，因为对象在类加载时就被创建了。

2）线程安全实现单例模式（饿汉模式）

确保即使在多线程环境中，Player 类也只有一个实例，并且这个实例是在第一次被访问时创建的（懒加载）。

public class Player : MonoBehaviour
{// 私有静态字段，用于存储单例实例private static Player instance;// 公共静态属性，提供对单例的全局访问点public static Player Instance{// 属性的get访问器，用于获取单例实例get{// 如果实例为null，则进入锁定代码块if (instance == null){// 使用锁确保线程安全，防止多线程同时创建实例lock (typeof(Player)){// 再次检查实例是否为null，防止多线程创建多个实例if (instance == null){// 创建Player类的新实例instance = new Player();}}}// 返回单例实例return instance;}}// Unity生命周期方法，在对象被创建时调用private void Awake(){// 如果已经存在一个实例，并且当前实例不是那个实例，则销毁当前实例if (Instance != this){Destroy(gameObject);}// 如果当前实例是单例，则防止它在加载新场景时被销毁else{DontDestroyOnLoad(gameObject);}}
}

2.懒汉式（Lazy Initialization）单例模式：

是一种常见的单例实现方式，它确保单例对象在首次被访问时才创建。这种方式可以节省资源，因为它避免了在程序启动时立即创建对象，而是在真正需要时才创建。

适用场景：

当对象可能不被使用，或创建成本较高时使用，适合于可选或资源密集型功能。例子：高级图形选项、调试工具、可选模块。

实现方式：

1）属性实现单例模式（懒汉模式）

确保单例对象在首次被访问时才创建，从而节省了资源。同时，由于属性的访问器是公共的，所以可以在任何地方通过 Singleton.Instance 访问单例。

using UnityEngine;public class Player : MonoBehaviour
{// 私有静态字段，用于存储单例实例private static Player instance;// 公共静态属性，提供全局访问点来获取单例实例public static Player Instance{get{// 如果实例为null，则创建实例if (instance == null){instance = new GameObject("Player").AddComponent<Player>();}return instance;}}// 私有构造函数，防止外部实例化private Player() { }// Unity生命周期方法，在游戏对象被创建时自动调用private void Awake(){// 检查是否已经存在实例if (instance != null && instance != this){// 如果存在另一个实例，则销毁当前实例Destroy(gameObject);}else{// 标记为DontDestroyOnLoad，防止在加载新场景时销毁DontDestroyOnLoad(gameObject);instance = this;}}
}

注意点：

1. 延迟初始化：单例对象在首次被访问时创建，而不是在类加载时立即创建。

2. 访问延迟：第一次访问单例属性时可能会有轻微延迟，因为需要创建对象。

3. 资源节省：只有在实际需要时才创建对象，节省资源。

2）线程安全实现单例模式（懒汉模式）

为了提高线程安全性，可以使用双重检查锁定（Double-Checked Locking）模式

using UnityEngine;public class Player : MonoBehaviour
{// 私有静态字段，用于存储单例实例private static Player instance;// 用于同步的对象，确保线程安全private static readonly object lockObject = new object();// 公共静态属性，提供全局访问点来获取单例实例public static Player Instance{get{// 如果实例为null，则进入锁定代码块if (instance == null){lock (lockObject){// 再次检查实例是否为null，防止多线程创建多个实例if (instance == null){// 创建Player类的新实例instance = new GameObject("Player").AddComponent<Player>();}}}// 返回单例实例return instance;}}// 私有构造函数，防止外部实例化private Player() { }// Unity生命周期方法，在游戏对象被创建时自动调用private void Awake(){// 检查是否已经存在实例if (instance != null && instance != this){// 如果存在另一个实例，则销毁当前实例Destroy(gameObject);}else{// 如果不存在实例，则调用DontDestroyOnLoad，防止在加载新场景时销毁DontDestroyOnLoad(gameObject);// 将当前实例赋值给单例instance = this;}}
}