Программирование в Unity для опытных программистов
В Unity скрипты можно использовать для разработки практически любого элемента игры или интерактивного контента с графикой реального времени. Unity поддерживает скрипты на C#, созданные в соответствии с одним из двух основных подходов: традиционным и широко использующимся объектно-ориентированным подходом и информационно-ориентированным подходом, который теперь тоже поддерживается в Unity в отдельных случаях благодаря нашему высокопроизводительному многопоточному стеку информационно-ориентированных технологий (DOTS).
Unity поддерживает C#, стандартный в отрасли язык программирования, в некоторой степени похожий на Java или C++.
По сравнению с C++, C# легче в изучении. Кроме того, он относится к категории языков «с управлением памятью», то есть он автоматически распределяет память, устраняет утечки и так далее.
Как правило C# удобнее C++, если вам нужно в первую очередь разработать игру, а потом уже работать над различными сложными аспектами программирования.
Вся интерактивность и игровой процесс в Unity строятся на основе трех фундаментальных блоков: объекты GameObject, компоненты и переменные.
Любой объект в игре является GameObject, будь то персонажи, источники света, спецэффекты, декорации и все остальное.
Компоненты
Игровые объекты сами по себе не имеют никакого поведения. Для того, чтобы объект начал работать, игровому объекту нужны различные атрибуты, добавляемые с помощью компонентов.
Компоненты (Component) определяют поведение игровых объектов, к которым они прикреплены, и управляют ими. Простой пример — создание источника света, включающее прикрепление компонента Light к GameObject (см. ниже). Таким же примером может быть добавление компонента Rigidbody к объекту, чтобы он мог падать.
Компоненты имеют ряд свойств или переменных, которые можно настроить в окне Inspector редактора Unity и/или с помощью скрипта. В примере выше к свойствам источника света относятся дальность, цвет и интенсивность.
В Unity есть множество самых разнообразных компонентов, но вы вскоре можете столкнуться с необходимостью создать собственный компонент для реализации своих алгоритмов. Это можно сделать с помощью скриптов, в которых описана ваша собственная игровая логика и поведение объектов, и которые затем прикрепляются к игровым объектам как компоненты. Каждый скрипт связывается с внутренними механизмами Unity путем реализации класса, производного от встроенного класса MonoBehaviour.
Компоненты на основе скриптов позволяют запускать игровые события, проверять объект на предмет столкновений, применять физические свойства, программировать реакцию на управление пользователя и многое другое. См. Unity Scripting API для дополнительной информации.
Традиционная модель «игровой объект — компонент» хорошо работает и сегодня, поскольку она проста как для программистов, так и других пользователей, а также удобна для создания интуитивных интерфейсов. Добавите компонент Rigidbody к объекту GameObject — он начнет падать, добавите компонент Light — GameObject начнет излучать свет. Все остальное также подчиняется этой простой логике.
При этом система компонентов создана на основе объектно-ориентированной платформы, что создает сложности для разработчиков при работе с кэшем и памятью развивающегося оборудования.
Компоненты и игровые объекты относятся к «тяжелым объектам C++». Все объекты GameObject имеют имя. Их компоненты представляют собой оболочки для C# поверх компонентов на C++. Это упрощает работу с ними, но может влиять на производительность, если они будут храниться в памяти без явной структуры. Объект C# может находиться на любом участке памяти. Объект C++ также может находиться в любом участке памяти. Группировка и последовательное размещение объектов в памяти отсутствуют. При каждой загрузке в центральный процессор для обработки объект приходится собирать по частям из разных участков памяти. Это может сильно замедлить загрузку, а оптимизация потребует много усилий.
Для решения этих проблем мы начали перерабатывать базовые системы Unity на основе высокопроизводительного, многопоточного стека информационно-ориентированных технологий или DOTS (в настоящее время в статусе предварительной версии).
DOTS позволяет вашей игре эффективно использовать все возможности новейших многоядерных процессоров. Стек состоит из следующих компонентов:
- система задач C# для эффективного исполнения кода на многопоточных системах;
- Entity Component System (ECS) для разработки высокопроизводительного кода по умолчанию;
- компилятор Burst для компиляции скриптов в оптимизированный нативный код.
ECS — это новая система компонентов в составе DOTS; все традиционные объектно-ориентированные манипуляции над GameObject отражаются на экземпляре в новой системе. Название «Компонент» никак не изменилось. Важнейшее отличие — в структуре данных. Подробнее об этом можно узнать из статьи «О DOTS: Entity Component System».
Помимо того, что это улучшенный подход к написанию кода игры с точки зрения дизайна, ECS позволяет вам использовать систему задач C# Unity и компилятор Burst и тем самым полностью использовать преимущества современного оборудования.
Многопоточные системы DOTS помогают создавать игры для самых разных устройств и разрабатывать богатые игровые миры с большим числом элементов и сложными симуляциями. Производительный код, в свою очередь, снижает тепловыделение и продлевает время автономной работы мобильных устройств. Переход от объектно-ориентированного к информационно-ориентированному подходу упрощает вам многократное использование кода, а другим позволяет легче понять и дополнить его при необходимости.
Некоторые из технологий DOTS все еще находятся в статусе предварительной версии, поэтому мы советуем разработчикам использовать стек для решения отдельных вопросов производительности проекта, не строить на базе DOTS весь проект. См. раздел «Дополнительные ресурсы» в конце этой страницы, где указаны ссылки на ключевые ресурсы DOTS.
Настройка и отладка в Unity эффективна, потому что все переменные игрового процесса отображаются непосредственно в процессе игры, что позволяет менять их на лету без дополнительного программирования. Игру можно приостановить в любой момент или переходить от одного оператора к другому по очереди.
Вот несколько полезных ресурсов по оптимизации в Unity:
Наилучшие методики для общих случаев (включая подробные советы по оптимизации системы интерфейса Unity)
Создание и Использование Скриптов
Поведение игровых объектов контролируется с помощью компонентов ( Components ), которые присоединяются к ним. Несмотря на то, что встроенные компоненты Unity могут быть очень разносторонними, вскоре вы обнаружите, что вам нужно выйти за пределы их возможностей, чтобы реализовать ваши собственные особенности геймплея. Unity позволяет вам создавать свои компоненты, используя скрипты . Они позволяют активировать игровые события, изменять параметры компонентов, и отвечать на ввод пользователя каким вам угодно способом.
Unity изначально поддерживает три языка программирования:
- C# (произносится как Си-шарп), стандартный в отрасли язык подобный Java или C++;
- UnityScript, язык, разработанный специально для использования в Unity по образцу JavaScript;
В дополнение к этим, с Unity могут быть использованы многие другие языки семейства .NET, если они могут компилировать совместимые DLL — см. эту страницу для получения подробностей.
Изучение искусства программирования и использования этих языкам выходит за рамки данного введения. Однако есть множество книг, обучающих материалов и ресурсов для изучения программирования в среде Unity. Посетите Обучающий раздел на нашем сайте для получения подробной информации.
Создание скриптов
В отличии от других ассетов, скрипты обычно создаются непосредственно в Unity. Вы можете создать скрипт используя меню Create в левом верхнем углу панели Project или выбрав Assets > Create > C# Script (или JavaScript/Boo скрипт) в главном меню.
Новый скрипт будет создан в папке, которую вы выбрали в панели Project. Имя нового скрипта будет выделено, предлагая вам ввести новое имя.
Лучше ввести новое имя скрипта сразу после создания чем изменять его потом. Имя, которое вы введете будет использовано, чтобы создать начальный текст в скрипте, как описано ниже.
Структура файла скрипта
После двойного щелчка на скрипте в Unity, он будет открыт в текстовом редакторе. По умолчанию Unity будет использовать MonoDevelop, но вы можете выбрать любой редактор из панели External Tools в настройках Unity.
Содержимое файла будет выглядеть примерно так:
using UnityEngine; using System.Collections; public class MainPlayer : MonoBehaviour < // Use this for initialization void Start () < >// Update is called once per frame void Update () < >> Скрипт взаимодействует с внутренними механизмами Unity за счет создания класса, наследованного от встроенного класса, называемого MonoBehaviour . Вы можете думать о классе как о своего рода плане для создания нового типа компонента, который может быть прикреплен к игровому объекту. Каждый раз, когда вы присоединяете скриптовый компонент к игровому объекту, создается новый экземпляр объекта, определенный планом. Имя класса берется из имени, которое вы указали при создании файла. Имя класса и имя файла должны быть одинаковыми, для того, чтобы скриптовый компонент мог быть присоединен к игровому объекту.
Основные вещи, достойные внимания, это две функции, определенные внутри класса. Функция Update — это место для размещения кода, который будет обрабатывать обновление кадра для игрового объекта. Это может быть движение, срабатывание действий и ответная реакция на ввод пользователя, в основном всё, что должно быть обработано с течением времени во игровом процессе. Чтобы позволить функции Update выполнять свою работу, часто бывает полезно инициализировать переменные, считать свойства и осуществить связь с другими игровыми объектами до того, как будут совершены какие-либо действия. Функция Start будет вызвана Unity до начала игрового процесса (т.е. до первого вызова функции Update), и это идеальное место для выполнения инициализации.
Заметка для опытных программистов: вы можете быть удивлены, что инициализация объекта выполняется не в функции-конструкторе. Это потому, что создание объектов обрабатывается редактором и происходит не в начале игрового процесса, как вы могли бы ожидать. Если вы попытаетесь определить конструктор для скриптового компонента, он будет мешать нормальной работе Unity и может вызвать серьезные проблемы с проектом.
A UnityScript script works a bit differently to C# script:
#pragma strict function Start () < >function Update ()
Здесь функции Start и Update имеют такое же значение, но класс не объявлен явно. Предполагается, что скрипт сам по себе определяет класс; он будет неявно производным от MonoBehaviour и получит своё имя от имени файла скриптового ассета.
Управление игровым объектом
Как было сказано ранее, скрипт определяет только план компонента и, таким образом, никакой его код не будет активирован до тех пор, пока экземпляр скрипта не будет присоединен к игровому объекту. Вы можете прикрепить скрипт перетаскиванием ассета скрипта на игровой объект в панели Hierarchy или через окно Inspector выбранного игрового объекта. Имеется также подменю Scripts в меню Component, которое содержит все скрипты, доступные в проекте, включая те, которые вы создали сами. Экземпляр скрипта выглядит так же, как и другие компоненты в окне Inspector:-
После присоединения скрипт начнет работать, когда вы нажмете Play и запустите игру. Вы можете проверить это добавив следующий код в функцию Start:-
// Use this for initialization void Start ()
Debug.Log это команда, которая просто выводит сообщение на консольный вывод Unity. Если вы нажмете сейчас Play, вы увидите сообщение внизу основного окна редактора Unity в окне Console (меню: Window > Console ).