unity游戏开发-5-更有序地学习unity：理解对象、组件、脚本

ding_zhikai

已于 2025-05-30 11:34:53 修改

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分类专栏：游戏开发-unity 文章标签： unity 学习游戏引擎

于 2025-05-30 11:31:15 首次发布

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前言

在前面的文章中，我简单写了一个在输入框写文字，点击按钮将文字显示在日志的功能：
虽然功能非常简单，但却涉及了 unity editor 界面中的诸多操作，以及脚本与 GameObject、组件之间的配合。
如果不能很好地理解这些“元素”之间的关系，那么开发丰富的游戏内容就会变成一场痛苦的“死记硬背”。
因此本篇文章旨在介绍 unity 中，对象、组件、脚本之间的关系，以便在后续的游戏开发中能够自己设计并实现预期功能。

题外话
得益于大语言模型的发展，我们可以借助 AI 来学习 unity，甚至写代码。
但是，如果没有打好基础、理解原理，我们就没法当好 AI 的 “老板”，保障产品的质量了。
因此，为了让 AI 成为一个好助手、好员工，系统性地学习仍然十分有必要。

1. 前置知识

本文需要的前置知识主要包括：类、对象、派生、聚合、组合、UML 图、访问控制。
这里仅作简单介绍。

类
- 对一类事物的抽象。
- 举例：假设在一个简单场景里，我们需要计算顾客购买的苹果的花费，这里的苹果就是一个类，在这个场景里可以简单抽象出其属性：重量kg、单价 Yuan/kg。当然重量是每个苹果都具有的属性，单价是某一类苹果公共的属性。具体的类如何设计还要视实际需要而定。
对象
- 实际的“物品”，也称：实例
- 举例：假设我们有了一个 “苹果” 类，它只是抽象的概念，在程序的世界里，我们可以用这个类来 实例化出一个对象，也就是一个真正的 “苹果”（在内存中的一段参与运算的数据）。
派生
- 描述的是父类（也称基类）与子类（也称派生类）之间的关系，是 is-a 关系。
- 举例：界门纲目科属种就是一套典型的类的派生，就好比植物界就是基类，某个具体种类的苹果树就是最末端的派生类。
聚合、组合
- 这是类之间的另外两种关系，是 has-a 关系
- 举例1：茶壶和杯子可以聚合成茶具套装，茶具套装与茶壶之间是整体与局部的关系。在这个关系中，脱离茶具套装，茶壶还是有意义的个体。
- 举例2：冰箱柜与冰箱门组合成冰箱，冰箱与冰箱门之间是整体与局部的关系。在这个关系中，脱离冰箱，冰箱门不再是一个有意义的个体。
UML 图
- UML 图是程序设计中的重要工具，可以用来表示程序中类之间的关系，比如前面介绍的派生、聚合、组合，在 UML 图中都有各自的表示方法。
访问控制
- 访问控制是指，控制类/对象内部的属性（成员变量）、方法（成员函数）可以被谁访问。
- private 修饰的，仅能被本类的对象访问；
- public 修饰的可以被所有对象访问；
- protected 修饰的可以被本类以及子类对象访问，不能被其他类型的对象访问

2. 游戏对象、组件、脚本的关系 ★

2.1 要点

GameObject
GameObject 是用于承载各类功能的基础对象；
GameObject & 组件
- 通过组装各种组件到某个具体的 GameObject 上，可以实现具有复杂功能的游戏对象，这种关系是一种组合关系（组件必须依附在 GameObject 上）；
- 一个 GameObject 下，同类的组件只能有一个；
子 GameObject
- GameObject 下面可以包含另一个 GameObject，一般称为子对象。不过这里并非“派生”，而是聚合关系；
- 子对象的位置(Transform组件中的属性)，是相对于父对象的；
组件的派生
- 组件多种多样，以 Component 作为基类，派生出：MonoBehaviour (脚本基类)、Transform (位置、旋转、缩放)、Collider (碰撞检测)、Rigidbody (物理行为)、AudioSource (音频播放)、Animator (动画控制)、Canvas (UI管理) 等等大量子类；
组件 & 脚本
脚本用来实现游戏对象的某些行为。通过 MonoBehaviour 组件，将脚本附加到 GameObject 上，可以说：脚本聚合到 MonoBehaviour 组件上，进一步聚合到 GameObject 中。

2.2 图解

下图是一个 GameObject、组件、脚本关系的示例：
GameObject、组件、脚本关系示例

3. 以上一篇文章涉及的对象、组件、脚本为例，加深理解

3.1 GameObjects 结构

在 Hierarchy 界面 看到的是 GameObject 的结构
输入、按钮 UI 的 GameObject

3.2 组件

在 Inspector 界面 看到的是组件
下图是 Button 这个 GameObject 中的前几个组件。
可以看到其中有一个名为 Button 的组件。
这个对象所包含的组件是在创建这个对象时自动提供的“套装”。
下图是 Canvas 这个 GameObject 中的组件
与上面一个例子类似，创建 Canvas 对象的时候，已经带有了基础的几个组件（脚本组件是后来通过“拖拽”这个动作添加的）

3.3 脚本以及成员变量的显示

将脚本“拖拽”到 GameObject 上，会自动给对象添加脚本组件
在 Inspector 界面显示成员变量
- 脚本中的类，其公有成员变量将在 Inspector 界面中显示
- [SerializeField]：用于将private或protected变量暴露到Inspector中。
- [HideInInspector]：用于隐藏public变量，使其不在Inspector中显示。
举例
- 代码

using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;
using TMPro; // 引入TextMeshPro命名空间

public class InputHandler : MonoBehaviour
{
    public TMP_InputField inputField; // 拖拽 InputField 到这个变量
    public Button submitButton;   // 拖拽 Button 到这个变量
    public int testIntParam = 0;
    [HideInInspector] public int testHideParam = 1;
    private int testPrvParam = 2;
    [SerializeField] private int testViewablePrvParam = 3;

    void Start()
    {
        // 添加按钮点击事件
        submitButton.onClick.AddListener(OnSubmit);
    }

    void OnSubmit()
    {
        // 获取输入框的内容
        string inputText = inputField.text;

        // 打印到 Debug 日志
        Debug.Log("Input: " + inputText);
    }
}

Inspector 界面效果

附录1 - 常见的组件以及作用

在Unity中，组件（Component）是附加到GameObject上的功能模块，用于扩展其行为和属性。以下是一些常见的组件及其作用：

1. Transform

作用：定义GameObject的位置、旋转和缩放。
属性：
- position：对象在世界空间中的位置。
- rotation：对象的旋转，通常用Quaternion表示。
- scale：对象的缩放。
使用场景：几乎所有需要位置、旋转和缩放的对象都需要Transform组件。

2. Rigidbody

作用：为GameObject提供物理行为，如运动、重力、碰撞等。
属性：
- mass：物体的质量。
- velocity：物体的速度。
- drag：物体的阻力。
使用场景：需要物理交互的对象，如角色、道具等。

3. Collider

作用：定义GameObject的碰撞检测。
类型：
- BoxCollider：立方体碰撞器。
- SphereCollider：球体碰撞器。
- CapsuleCollider：胶囊碰撞器。
- MeshCollider：基于网格的碰撞器。
属性：
- isTrigger：是否作为触发器。
使用场景：需要碰撞检测的对象，如墙壁、地面、角色等。

4. Renderer

作用：定义GameObject的渲染属性，如材质、阴影等。
属性：
- material：对象的材质。
- enabled：是否启用渲染。
使用场景：需要渲染的对象，如模型、UI元素等。

5. Animator

作用：控制GameObject的动画。
属性：
- runtimeAnimatorController：动画控制器。
使用场景：需要动画的对象，如角色、UI元素等。

6. AudioSource

作用：为GameObject提供音频播放功能。
属性：
- clip：音频剪辑。
- volume：音量。
- loop：是否循环播放。
使用场景：需要播放音频的对象，如背景音乐、音效等。

7. Canvas

作用：管理UI元素，是UI系统的根节点。
属性：
- renderMode：渲染模式（屏幕空间、世界空间等）。
使用场景：需要管理UI元素的场景。

8. RectTransform

作用：定义UI元素的布局和位置。
属性：
- anchoredPosition：锚点位置。
- sizeDelta：大小偏移。
使用场景：需要布局的UI元素。

9. Button

作用：创建按钮，提供交互逻辑。
属性：
- onClick：点击事件。
使用场景：需要用户交互的UI元素，如菜单按钮。

10. InputField

作用：创建文本输入框，允许用户输入文本。
属性：
- text：输入的文本。
- placeholder：占位符文本。
使用场景：需要用户输入的UI元素，如表单、对话框。

11. Image

作用：显示图像。
属性：
- sprite：图像资源。
- color：图像颜色。
使用场景：需要显示图像的UI元素。

12. Text

作用：显示文本。
属性：
- text：显示的文本。
- fontSize：字体大小。
使用场景：需要显示文本的UI元素。

13. ScriptableObject

作用：用于创建可持久化存储数据的脚本对象，通常用于配置和管理数据。
属性：
- 自定义属性，根据需要定义。
使用场景：需要管理配置数据的场景。

14. MonoBehaviour

作用：所有附加到GameObject的脚本的基类，提供生命周期方法（如Start、Update等）。
属性：
- 自定义属性，根据需要定义。
使用场景：需要实现游戏逻辑的GameObject。

总结

Transform：定义位置、旋转和缩放。
Rigidbody：提供物理行为。
Collider：提供碰撞检测。
Renderer：定义渲染属性。
Animator：控制动画。
AudioSource：提供音频播放功能。
Canvas：管理UI元素。
RectTransform：定义UI元素的布局和位置。
Button：创建按钮，提供交互逻辑。
InputField：创建文本输入框，允许用户输入文本。
Image：显示图像。
Text：显示文本。
ScriptableObject：用于管理配置数据。
MonoBehaviour：提供生命周期方法。

通过合理使用这些组件，你可以实现复杂的游戏逻辑和功能。

附录2 - MonoBehaviour 常用接口

MonoBehaviour 是 Unity 中所有附加到 GameObject 的脚本的基类，它提供了一系列的生命周期方法和事件回调。这些方法和回调通常被称为“接口”，虽然它们在 C# 的严格意义上并不是接口（interface），但它们的作用类似于接口，提供了特定的功能和行为。

以下是一些常用的 MonoBehaviour 生命周期方法及其作用：

1. Awake

作用：在脚本实例被加载时调用一次。
特点：
- 在 Start 之前调用。
- 即使脚本被禁用，Awake 也会被调用。
使用场景：
- 初始化静态变量。
- 设置全局引用。
- 注册事件监听器。

示例：

void Awake()
{
    Debug.Log("Awake is called when the script is loaded.");
}

2. Start

作用：在脚本实例被激活后调用一次。
特点：
- 在第一次调用 Update 之前被调用。
- 如果脚本被禁用，则不会调用 Start。
使用场景：
- 初始化变量。
- 设置初始状态。
- 执行一次性的逻辑。

示例：

void Start()
{
    Debug.Log("Start is called when the script is activated.");
}

3. Update

作用：每帧调用一次。
特点：
- 在每一帧的渲染之前被调用。
- 适合处理需要每帧更新的逻辑。
使用场景：
- 处理用户输入（如键盘、鼠标、触摸等）。
- 更新游戏逻辑（如移动物体、碰撞检测等）。
- 动态更新 UI。

示例：

void Update()
{
    if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
    {
        Debug.Log("Space bar is pressed.");
    }
}

4. FixedUpdate

作用：在固定的物理更新周期调用。
特点：
- 与物理系统同步，适合处理物理相关的逻辑。
- 调用频率与 Update 不同，通常用于处理物理碰撞、刚体运动等。
使用场景：
- 更新物理组件（如 Rigidbody）。
- 处理物理碰撞。

示例：

void FixedUpdate()
{
    Debug.Log("FixedUpdate is called at a fixed interval.");
}

5. LateUpdate

作用：在所有 Update 方法调用后调用。
特点：
- 每帧调用一次，但比 Update 稍晚。
- 适合处理需要在所有 Update 方法之后执行的逻辑。
使用场景：
- 跟随相机或其他需要在所有更新后处理的对象。

示例：

void LateUpdate()
{
    Debug.Log("LateUpdate is called after all Update methods.");
}

6. OnEnable

作用：在脚本实例被激活时调用。
特点：
- 每次脚本被启用时都会调用。
- 如果脚本被禁用后再次启用，也会调用。
使用场景：
- 设置脚本被启用时的初始状态。
- 注册事件监听器。

示例：

void OnEnable()
{
    Debug.Log("OnEnable is called when the script is enabled.");
}

7. OnDisable

作用：在脚本实例被禁用时调用。
特点：
- 每次脚本被禁用时都会调用。
- 如果脚本被销毁，也会调用。
使用场景：
- 清理资源。
- 注销事件监听器。

示例：

void OnDisable()
{
    Debug.Log("OnDisable is called when the script is disabled.");
}

8. OnDestroy

作用：在脚本实例被销毁时调用。
特点：
- 只在脚本被销毁时调用一次。
使用场景：
- 清理资源。
- 释放内存。

示例：

void OnDestroy()
{
    Debug.Log("OnDestroy is called when the script is destroyed.");
}

9. OnApplicationQuit

作用：在应用程序退出时调用。
特点：
- 在 Unity 编辑器中，只有在播放模式下退出时才会调用。
- 在构建的游戏中，会在关闭游戏时调用。
使用场景：
- 保存数据。
- 清理资源。

示例：

void OnApplicationQuit()
{
    Debug.Log("OnApplicationQuit is called when the application is about to quit.");
}

10. OnTriggerEnter / OnTriggerExit / OnTriggerStay

作用：处理碰撞器的触发事件。
特点：
- OnTriggerEnter：当其他碰撞器进入触发器时调用。
- OnTriggerExit：当其他碰撞器离开触发器时调用。
- OnTriggerStay：当其他碰撞器在触发器内时每帧调用。
使用场景：
- 实现触发区域的逻辑（如进入区域时播放音效、显示提示等）。

示例：

void OnTriggerEnter(Collider other)
{
    Debug.Log("Trigger entered by " + other.gameObject.name);
}

void OnTriggerExit(Collider other)
{
    Debug.Log("Trigger exited by " + other.gameObject.name);
}

void OnTriggerStay(Collider other)
{
    Debug.Log("Trigger stayed by " + other.gameObject.name);
}

11. OnCollisionEnter / OnCollisionExit / OnCollisionStay

作用：处理碰撞事件。
特点：
- OnCollisionEnter：当发生碰撞时调用。
- OnCollisionExit：当碰撞结束时调用。
- OnCollisionStay：当碰撞持续时每帧调用。
使用场景：
- 实现碰撞逻辑（如反弹、播放音效等）。

示例：

void OnCollisionEnter(Collision collision)
{
    Debug.Log("Collision detected with " + collision.gameObject.name);
}

void OnCollisionExit(Collision collision)
{
    Debug.Log("Collision ended with " + collision.gameObject.name);
}

void OnCollisionStay(Collision collision)
{
    Debug.Log("Collision staying with " + collision.gameObject.name);
}