C# 异步与 Unity 协程（实例讲解）

C#异步编程实例：

假设我们有一个需要从Web获取数据的简单应用。我们可以使用C#的异步编程模型来避免UI线程被HTTP请求阻塞

1using System.Net.Http;
2using System.Threading.Tasks;
3
4public class AsyncExample
5{
6    public async Task<string> FetchDataFromWebAsync(string url)
7    {
8        using (var httpClient = new HttpClient())
9        {
10            try
11            {
12                // 异步发送GET请求
13                HttpResponseMessage response = await httpClient.GetAsync(url);
14                
15                // 确保请求成功
16                response.EnsureSuccessStatusCode();
17
18                // 异步读取响应内容为字符串
19                string responseBody = await response.Content.ReadAsStringAsync();
20
21                return responseBody;
22            }
23            catch (HttpRequestException ex)
24            {
25                Console.WriteLine($"Error fetching data from {url}: {ex.Message}");
26                return null;
27            }
28        }
29    }
30
31    public async void DisplayWebData()
32    {
33        string apiUrl = "https://api.example.com/data";
34        
35        // 使用异步方法获取数据
36        string data = await FetchDataFromWebAsync(apiUrl);
37
38        if (data != null)
39        {
40            Console.WriteLine("Fetched Data:");
41            Console.WriteLine(data);
42        }
43    }
44}
45
46// 使用示例
47public static void Main(string[] args)
48{
49    AsyncExample example = new AsyncExample();
50    example.DisplayWebData(); // 注意，此处并不等待异步操作完成
51    Console.WriteLine("主线程继续执行其他任务...");
52    // 若要等待DisplayWebData完成，可以考虑使用Task.Run(...)或ConfigureAwait(false)并在合适的地方等待任务结束
53}

异步HTTP请求

这个C#示例中，我们定义了一个名为FetchDataFromWebAsync的方法，它负责从指定URL异步获取数据。该方法使用了.NET框架中的System.Net.Http.HttpClient类来进行网络请求。

1. 首先，我们创建一个新的HttpClient实例，这是一个用于执行HTTP请求的对象。

2. 我们通过调用httpClient.GetAsync(url)发起一个异步GET请求。这一步会立即返回一个Task<HttpResponseMessage>，而实际的HTTP请求将在后台线程上执行。

3. 使用await关键字等待GetAsync的结果，当HTTP响应可用时，代码会继续执行。

4. 接下来，确保响应状态码表示成功（例如200 OK），然后通过response.Content.ReadAsStringAsync()发起另一个异步任务来读取响应体的内容。

5. 最后，当响应体内容读取完毕后，方法返回字符串形式的响应体内容。

6. DisplayWebData方法展示了如何调用此异步方法并在其完成后处理数据。注意，由于使用了async void，因此当调用此方法时，主线程不会等待异步操作完成。如果要在主线程中等待操作完成，通常会改用async Task并调用await。

Unity协程实例：

在Unity中，如果我们想要创建一个每两秒钟显示一次计数器的动画效果，可以使用协程来实现。

1using UnityEngine;
2using System.Collections;
3
4public class CoroutineExample : MonoBehaviour
5{
6    int count = 0;
7
8    IEnumerator CountEveryTwoSeconds()
9    {
10        while (true)
11        {
12            Debug.Log("Count: " + count++);
13            // 暂停协程2秒
14            yield return new WaitForSeconds(2f);
15        }
16    }
17
18    void Start()
19    {
20        // 开始执行协程
21        StartCoroutine(CountEveryTwoSeconds());
22    }
23}

在Unity脚本中，我们创建了一个协程函数CountEveryTwoSeconds，用于模拟每隔两秒打印一次计数器值。

1. 定义一个整型变量count作为计数器。

2. CountEveryTwoSeconds是一个IEnumerator类型的方法，它是Unity中协程的标志。通过在函数内部使用yield return语句，可以让函数在特定点暂停执行，并在指定时间后恢复。

3. 在循环中，首先输出当前的计数器值到Unity的Console窗口。

4. 使用yield return new WaitForSeconds(2f);使协程暂停2秒。WaitForSeconds是一个Unity内置的YieldInstruction，告诉Unity在指定的时间间隔后恢复执行协程。

5. Start方法是Unity组件生命周期的一部分，在游戏对象激活时自动调用。在这个方法里，我们通过调用StartCoroutine(CountEveryTwoSeconds());来启动协程。

C#异步编程与Unity协程的区别：

1. 执行环境与用途：

   • C#异步编程：主要用于.NET框架中的应用程序，特别是涉及到I/O密集型操作，如网络请求、文件读写、数据库查询等。异步编程的主要目的是充分利用系统资源，减少阻塞，提高程序的响应性和效率。
   • Unity协程：专为Unity游戏引擎设计，主要用于游戏逻辑的异步控制，如定时任务、动画序列、帧间延迟执行等。尽管Unity引擎本身在大部分情况下是单线程的，但协程能够在不阻塞主游戏循环的前提下，实现逻辑的暂停与恢复。

2. 实现机制：

   • C#异步编程：利用async/await关键字，背后由.NET Framework或Core提供支持，使用任务调度器（Task Scheduler）分配线程资源，可跨越多个线程执行任务。当遇到await时，当前方法会被拆分成若干个状态机，等待异步操作完成后继续执行剩余逻辑。
   • Unity协程：在Unity中，协程是通过IEnumerator接口和StartCoroutine函数实现的，执行过程是单线程的，并且遵循Unity的Update、FixedUpdate等游戏循环。通过yield return返回特定的Yield Instruction（如WaitForSeconds、WWW等），在下一帧或指定条件达成时恢复执行。

3. 资源管理：

   • C#异步编程：通常与线程池结合使用，可以利用多核CPU资源，适合处理大量并发的异步任务。
   • Unity协程：由于Unity引擎的单线程特性，协程并不会创建额外的线程，而是依附于主线程，通过巧妙的逻辑控制实现类似异步的效果。

4. 控制粒度：

   • C#异步编程：可以细粒度地控制异步操作的每一个环节，例如使用ConfigureAwait控制上下文切换，或使用ContinueWith、WhenAll等方法组合多个异步任务。
   • Unity协程：粒度相对固定，通常用于实现简单的延时、等待特定事件发生等情况，逻辑较简单直观。