C#中协程的原理

前一阵自己看了《unity脚本编程》其中讲到了unity中协程的实现原理,讲的比较难懂。我总结了给个基础点的。

首先是c#中yield关键字

yield 关键字向编译器指示它所在的方法是迭代器块。 编译器生成一个类来实现迭代器块中表示的行为。 在迭代器块中,yield 关键字与 return 关键字结合使用,向枚举器对象提供值。 这是一个返回值,例如,在 foreach 语句的每一次循环中返回的值。 yield 关键字也可与 break 结合使用,表示迭代结束。——msdn

msdn讲的有点抽象,下面看看代码

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace YieldTest
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            foreach (int i in Feige.Fei())
            {
                Console.WriteLine("返回的结果是:" + i );
            }
        }
        class Feige
        {
            public static IEnumerable<int> Fei()
            {
                for (int i = 0; i < 10; i++)
                {
                    yield return i;
                    Thread.Sleep(1000);
                }
            }
        }
    }
}

结果:
返回的结果是:0
返回的结果是:1
返回的结果是:2
返回的结果是:3
返回的结果是:4
返回的结果是:5
返回的结果是:6
返回的结果是:7
返回的结果是:8
返回的结果是:9


下面这种实现方式也是一样的

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace YieldTest
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            IEnumerator i = Feige.Fei();

            while (i.MoveNext())
            {
                Console.WriteLine(i.Current);
                Thread.Sleep(500);
            }
            Console.ReadLine();
        }
        class Feige
        {
            public static IEnumerator<int> Fei()
            {
                for (int i = 0; i < 10; i++)
                {
                    yield return i;
                }
            }
        }
    }
}

模拟协程的实现代码

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

namespace Com.Coroutine
{

    public class Coroutine
    {

        internal IEnumerator m_Routine;

        internal IEnumerator Routine
        {
            get { return m_Routine; }
        }

        internal Coroutine()
        {
        }

        internal Coroutine(IEnumerator routine)
        {
            this.m_Routine = routine;
        }

        internal bool MoveNext()
        {

            var routine = m_Routine.Current as Coroutine;

            if (routine != null)
            {
                if (routine.MoveNext())
                {
                    return true;
                }
                else if (m_Routine.MoveNext())
                {
                    return true;
                }
                else
                {
                    return false;
                }
            }
            else if (m_Routine.MoveNext())
            {
                return true;
            }
            else
            {
                return false;
            }
        }
    }

    // use this as a template for functions like WaitForSeconds()
    public class WaitForCount : Coroutine
    {
        int count = 0;
        public WaitForCount(int count)
        {
            this.count = count;
            this.m_Routine = Count();
        }

        IEnumerator Count()
        {
            while (--count >= 0)
            {
                System.Console.WriteLine(count);
                yield return true;
            }
        }
    }

    // use this as the base class for enabled coroutines
    public class CoroutineManager
    {

        internal List<Coroutine> m_Coroutines = new List<Coroutine>();

        // just like Unity's MonoBehaviour.StartCoroutine
        public Coroutine StartCoroutine(IEnumerator routine)
        {
            var coroutine = new Coroutine(routine);
            m_Coroutines.Add(coroutine);
            return coroutine;
        }

        // call this every frame
        public void ProcessCoroutines()
        {
            for (int i = 0; i < m_Coroutines.Count; )
            {
                var coroutine = m_Coroutines[i];
                if (coroutine.MoveNext())
                {
                    ++i;
                }
                else if (m_Coroutines.Count > 1)
                {
                    m_Coroutines[i] = m_Coroutines[m_Coroutines.Count - 1];
                    m_Coroutines.RemoveAt(m_Coroutines.Count - 1);
                }
                else
                {
                    m_Coroutines.Clear();
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

参考

C# yield关键字的用法

### C# 协程的概念及其实现 #### 什么是协程协程(Coroutine)是一种轻量级的并发执行机制,允许程序在运行过程中暂停并恢复其状态。与传统的线程不同,协程不需要操作系统的支持即可实现上下文切换,因此具有更高的性能和更低的资源消耗[^4]。 #### C# 中的协程实现 C#协程通常通过 `IEnumerator` 接口以及 `yield return` 和 `yield break` 关键字来实现。以下是具体的工作原理: 1. **`IEnumerator` 接口** 在 C# 中,协程的核心是由实现了 `IEnumerator` 或 `IEnumerable` 接口的对象驱动的。当一个方法返回 `IEnumerator` 类型时,该方法实际上是一个迭代器,可以通过逐次调用 `MoveNext()` 方法逐步执行代码块[^2]。 2. **`yield return` 的作用** 使用 `yield return` 可以让当前方法在一个特定位置暂停,并保存当前的状态。当下一次调用 `MoveNext()` 时,方法会从上次暂停的位置继续执行,而不是重新开始整个方法。 3. **启动协程的方式** 在 Unity 中,协程通常是通过 `StartCoroutine` 方法启动的。这个方法接受一个 `IEnumerator` 对象作为参数,并负责管理它的生命周期[^3]。 #### 示例代码 以下是一个简单的 C# 协程示例,展示了如何使用 `yield return` 来创建和控制协程的行为: ```csharp using System.Collections; using UnityEngine; public class CoroutineExample : MonoBehaviour { void Start() { StartCoroutine(MyCoroutine()); } IEnumerator MyCoroutine() { Debug.Log("Step 1"); yield return new WaitForSeconds(1); // 暂停一秒 Debug.Log("Step 2"); yield return null; // 等待一帧 Debug.Log("Step 3"); } } ``` 在这个例子中: - 当协程到达 `yield return new WaitForSeconds(1)` 时,它会暂停执行直到指定的时间过去。 - 到达 `yield return null` 时,则会在下一帧继续执行。 #### 底层原理分析 C# 协程的本质在于编译器会对带有 `yield return` 的方法进行特殊处理。编译后的代码会被转换成一个内部类,其中包含了所有的局部变量和状态信息。每次调用 `MoveNext()` 时,都会更新这些状态并决定下一步的操作。 此外,在 Unity 中,协程的调度依赖于游戏循环框架。每当协程遇到 `yield return` 语句时,Unity 就会将其挂起并将控制权交还给主线程,等待条件满足后再恢复执行。 --- ###
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