Unity3D自定义资源配置文件

http://blog.csdn.net/candycat1992/article/details/52181814

写在前面

我竟然最近两天才知道Unity中ScriptableObject的存在……

看了下ScriptableObject的一些介绍，最大的优点感觉有三点：

• 把数据真正存储在了资源文件中，可以像其他资源那样管理它，例如退出运行也一样会保持修改
• 可以在项目之间很好的复用，不用再制作Prefab那样导入导出
• 在概念上有很好的fit，强迫症患者的福音

看了下感觉有很多东西都可以用它。之前的做法一般都是[Serializable]一个class，然后在面板里配数据，做成prefab，但这种方法没有上面的三个优点。感觉今后如果有类似通过Serializable + Class + Prefab实现存储数据的想法的时候，都应该先考虑下能不能用ScriptableObject做成一个真正的资源文件。

当然了，ScriptableObject还有很多可以应用的地方，例如跟多态结合起来可以做各种特效、音效、技能、对话的资源配置文件。当然不用ScriptableObject也是可以完成这些需求的，感觉ScriptableObject提供了一种更优雅的实现方法。

下面的内容主要参考以下资料：

• Unite Europe 2016 - Overthrowing the MonoBehaviour tyranny in a glorious ScriptableObject revolution
• Live Training 16th February 2016 - Introduction to Scriptable Objects
• Live Training 8th August 2016 - Ability System with Scriptable Objects

MonoBehaviour Tyranny

为什么某些情况下使用MonoBehaviour很不好：

• 运行时刻修改了数据一退出就全部丢失了。
  • 这个深有感触，目前都是靠Copy Component Values来解决，很麻烦。其实有这样的需求的时候大部分就说明这个脚本存储的是很多数据，就应该考虑使用ScriptableObject，而不是MonoBehaviour。说到底是因为这些对象不是Assets
• 当实例化新的对象的时候，这个MonoBehaviour也在内存中多了一份实例，浪费空间
• 在场景和项目之间很难共享
• 在概念上就很难定义这种对象，明明是为了存储一些数据和设置等，但却要作为一个Component附着在Gameobject或Prefab上，不能独立存在

为什么使用C#的statics也无法解决这个问题：

• 一旦退出运行仍然会重置所有数据
• 需要自己进行serialsation，而且不容易引用其他Unity对象（因为有Static限制）
• 显示面板也需要我们自己实现，很麻烦

为什么Prefabs也不行：

• Prefab的确可以在项目和场景之间贡献，但很容易被搞得乱七八糟，我们只需要实例化一个prefab，然后就可以随意更改数据了
• 会有额外的一些Component，但其实我们只是想要存储数据而已，这些没有任何意义
• 仍然在概念上不能更好的fit

ScriptableObject是我们的rescue！

• 在内部实现上它仍然继承自MonoBehaviour，但它不必附着在某个对象上作为一个Component
• 我们也不能（当然初衷就是不愿意）把它赋给Gameobject或Prefab
• 可以被serialised，而且可以自动有类似MonoBehavior的面板，很方便
• 可以被放到.asset文件中，也就是说我们可以自定义asset的类型。Unity内置的asset资源有材质、贴图、音频等等，现在依靠ScriptableObject我们可以自定义新的资源类型，来存储我们自己的数据
• 可以解决某些多态问题

ScriptableObject是如何解决我们的问题的：

• ScriptableObject的数据是存储在asset里的，因此它不会在退出时被重置数据，这类似Unity里面的材质和纹理资源数据，我们在运行时刻改变它们的数值就是真的改变了
• 这些资源在实例化的时候是可以被引用，而非复制
• 类似其他资源，它可以被任何场景引用，即场景间共享
• 在项目之间共享
• 没有其他多余的东西，例如多余的Component

当然ScriptableObject也有一些缺点：

• 很少的回调函数
  • OnEnable
  • OnDisable
  • OnDestroy
• 真正意义上的共享，因此一旦修改数据都真的修改了

总结：其实说明白点，ScriptableObject的优点和缺点都是因为它表现起来就像一个类似材质、纹理等类型的资源，存在于Assets文件夹下，只有唯一实例

如何使用

非常简单，只需要把平时的继承自MonoBehaviour改成ScriptableObject即可：

基本使用

using UnityEngine;

[CreateAssetMenu(menuName="MySubMenue/Create MyScriptableObject ")]
public class MyScriptableObject : ScriptableObject
{
    public int someVariable;
}

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其中，CreateAssetMenu可以让我们在资源创建菜单中添加创建这个ScriptableObject的选项，类似创建脚本、材质等其他资源。

我们也可以在脚本中动态创建一个ScriptableObject：

ScriptableObject.CreateInstance<MyScriptableObject >();

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这会在内存中创建一个新的实例，用作临时修改等用途，然后在不使用的时候可以让GC回收。

回调函数

create可以是从脚本中被创建，当有其他对象引用该ScriptableObject时它会被load。

生命周期

其实ScriptableObject的生命周期和其他资源都是类似的：

• 当它是被绑定到.asset文件或者AssetBundle等资源文件中的时候，它就是persistent的，这意味着
  • 它可以通过Resources.UnloadUnusedAssets来被unload出内存
  • 可以通过脚本引用或其他需要的时候被再次load到内存
• 如果是通过CreateInstance<>来创建的，它就是非persistent的，这意味着 
  • 它可以通过GC被直接destroy掉（如果没有任何引用的话）
  • 如果不想被GC的话，可以使用HideFlags.HideAndDontSave

什么时候使用

下面介绍一些常见的应用场景。

Data Objects和Tables

第一种最常见的就是数据对象和表格数据，我们可以在Assets下创建一个.asset文件，并在编辑器面板中编辑修改它，再提交这个唯一的一份资源给版本控制器。例如，本地化数据、清单目录、表格、敌人配置等（这些真的非常常见，目前我接触过的大部分都是通过json、xml文件或是Monobehaviour来实现的，json和xml文件对策划并不友好，Monobehaviour的问题前面就说过了）。

一个例子：

class EnemyInfo : ScriptableObject {
    public int MaximumHealth;
    public int DamagePerMeleeHit;
}

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记住，ScriptableObject的目的是只有一份，因此这里面不应该包括一些会根据实例不同而变化的数值。例如，我们在这个例子里没有声明敌人的生命值等变量，这是因为不同的敌人的生命值可能是不同的，这些属性应该在相应的MonoBehaviour里定义。

然后，我们就可以在真正的MonoBehaviour脚本中声明对ScriptableObject的引用：

class Enemy : MonoBehaviour {
    public EnemyInfo info;
}

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这保证所有的Enemy都会引用到同一个ScriptableObject对象。

Dual Serialisation

使用ScriptableObject的一个好处是你不需要考虑序列化的问题，但是我们也可以和Json这些进行配合（使用JsonUtility），既支持直接在编辑器里创建ScriptableObject，也支持在运行时刻通过读取Json文件来创建。例子是，内置 + 用户自定义的场景文件，我们可以在编辑器里设计一些场景存储成.asset文件，而在运行时刻玩家可以自己设计关卡存储在Json文件里，然后可以据此生成相应的ScriptableObject。

一个例子：

[CreateAssetMenu]
class LevelData : ScriptableObject { ... }

LevelData LoadLevelFromFile(string path) {
    string json = File.ReadAllText(path);
    LevelData result = CreateInstance<LevelData>();
    JsonUtility.FromJsonOverwrite(result, json);
    return result;
}

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JsonUtility.FromJsonOverwrite会使用Json文件中的数据来更新LevelData。

Reload-proof Singleton

我们经常会需要一个可以在场景间共享的Singleton对象，有时候我们就可以使用ScriptableObject + static instance variable的方法来解决，当场景变换的时候，我们可以使用Resources.FindObjectsOfTypeAll<>来找到已有的instance（当然这需要在实例化第一个instance的时候把它标识为instance.hideFlags = HideFlags.HideAndDontSave）。一个例子就是游戏状态和游戏设置。

一个例子：

class GameState : ScriptableObject {
    public int lives, score;
    private static GameState _instance;
    public static GameState Instance {
        get {
            if (!_instance) {
                // 如果为空，先试着从Resource中找到该对象
                _instance = Resources.FindObjectOfType<GameState>();
            }
            if (!_instance) {
                // 如果仍然没有，就从默认状态中创建一个新的
                // CreateDefaultGameState函数可以是从JSON文件中读取，并且在实例化完后指明_instance.hideFlags = HideFlags.HideAndDontSave
                _instance = CreateDefaultGameState();
            }
            return _instance;
        }
    }
}

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Delegate Objects

ScriptableObject除了可以存储数据外，我们还可以在ScriptableObject中定义一些方法，MonoBehaviour会把自身传递给ScriptableObject中的方法，然后ScriptableObject再进行一些工作。这类似于插槽设计模式，ScriptableObject提供一些槽，MonoBehaviour可以把自己插进去。适用于AI类型、加能量的buff或debuffs等

这种用法大概是最常见的。首先看一个加能量的例子（来源Unite 2016 Europe）。

一个例子：

abstract class PowerupEffect : ScriptableObject {
    public abstract void ApplyTo(GameObject go);
}

[CreateAssetMenu]
class HealthBooster : PowerupEffect {
    public int Amount;
    public override void ApplyTo(GameObject go) {
        go.GetComponent<Health>().currentValue += Amount;
    }
}

class Powerup : MonoBehaviour {
    public PowerupEffect effect;
    public void OnTriggerEnter(Collider other) {
        effect.ApplyTo(other.gameObject);
    }
}

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我们先声明了一个PowerupEffect抽象类，来规定所有的加能量技能都需要定义一个ApplyTo函数作用于玩家。然后，我们定义一个HealthBooster类来管理那些专门加血的技能，我们可以通过创建资源的方式创建多个加血技能的资源实例，它们每个都可以有不同的加血量（Amount），当传进来一个GameObject的时候，就可以给它加血。我们又定义了Powerup的MonoBehaviour类，把它作为Component赋给各个可以触发加血技能的物体，它们可以接受一个PowerupEffect类型的加能量技能，然后靠碰撞体触发加血行为。

Tank Demo

在参考资料中的Tank Demo中有更多的例子。

Delegate Objects

这种是非常常见的一种ScriptableObject应用模式。

例子：音效事件资源

首先是播放音效被定义成一个ScriptableObject资源对象。

public abstract class AudioEvent : ScriptableObject
{
    public abstract void Play(AudioSource source);
}

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上面的AudioEvent可以用于定义一个播放音效的事件资源。所有继承它的类都需要定义播放Play函数，以便其他MonoBehaviour在运行时刻可以传递一个AudioSource文件给它进行播放。

一个简单的例子是：

[CreateAssetMenu(menuName="Audio Events/Simple")]
public class SimpleAudioEvent : AudioEvent
{
    public AudioClip[] clips;

    public RangedFloat volume;

    [MinMaxRange(0, 2)]
    public RangedFloat pitch;

    public override void Play(AudioSource source)
    {
        if (clips.Length == 0) return;

        source.clip = clips[Random.Range(0, clips.Length)];
        source.volume = Random.Range(volume.minValue, volume.maxValue);
        source.pitch = Random.Range(pitch.minValue, pitch.maxValue);
        source.Play();
    }
}

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SimpleAudioEvent可以管理一个音效列表，然后在播放时随机选取一个进行播放。RangedFloat和MinMaxRanges也是自定义的类型，同时我们也为SimpleAudioEvent和RangedFloat定义了面板显示编辑器类AudioEventEditor.cs和RangedFloatDrawer.cs，不再赘述。最终，我们可以通过创建资源菜单来创建一些真正的音效事件资源：

上面一共显示了4个音效播放资源，我们选中的是一个庆祝时会播放的音频事件Celebration，它会随机播放一个大笑的音效。我们可以点击Preview按钮来预览播放效果，这个也是在编辑器类AudioEventEditor.cs中定义的。

最后，我们可以把这些资源拖拽给需要播放音效的MonoBehaviour，例如子弹爆炸的脚本：

例子：AI

Tank游戏里面的坦克可以是由不同的AI控制的，一种是由玩家自己控制，一种是由电脑扮演，这种也可以有不同的行为。我们可以把控制坦克行为的brain也定义成一种ScriptableObject资源：

public abstract class TankBrain : ScriptableObject
{
    public virtual void Initialize(TankThinker tank) { }
    public abstract void Think(TankThinker tank);
}

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TankBrain必须实现两个方法，一个是根据输入的坦克实体TankThinker（是一个MonoBehaviour类） 初始化自己，一个是根据TankThinker进行Think行为的函数。

然后，我们可以定义玩家控制类PlayerControlledTank：

[CreateAssetMenu(menuName="Brains/Player Controlled")]
public class PlayerControlledTank : TankBrain
{

    public int PlayerNumber;
    private string m_MovementAxisName;
    private string m_TurnAxisName;
    private string m_FireButton;

    public void OnEnable()
    {
        m_MovementAxisName = "Vertical" + PlayerNumber;
        m_TurnAxisName = "Horizontal" + PlayerNumber;
        m_FireButton = "Fire" + PlayerNumber;
    }

    public override void Think(TankThinker tank)
    {
        var movement = tank.GetComponent<TankMovement>();

        movement.Steer(Input.GetAxis(m_MovementAxisName), Input.GetAxis(m_TurnAxisName));

        var shooting = tank.GetComponent<TankShooting>();

        if (Input.GetButton(m_FireButton))
            shooting.BeginChargingShot();
        else
            shooting.FireChargedShot();
    }
}

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类似的还可以定义直接由电脑控制的其他AI。在Think函数里我们可以进行和实现MonoBehaviour方法类似的功能，例如通过GetComponent、FindGameobject等函数来获取游戏对象。

然后，我们就可以在创建真正的Brain资源：

上面显示了一个Idiot类型AI的Brain资源。

然后，我们可以在游戏管理类GameManager里面定义两个玩家，并把需要的Tank Brain资源拖拽进去：

Reload-proof Singleton

例子：游戏设置

这个例子是说用户可以在开始菜单里定义Tank Brain的个数和类型，然后这个设置（GameSettings）会作为一个Singleton传递给后面的关卡中。GameSettings类我们很多时候其实都是直接用普通的Singleton类（值得说明的是Unity里面实现的Singleton类通常都是靠DonotDestroyOnLoad等“费劲的方法”来实现）来做的，它会在开始的时候读取Json文件，在必要的时候再写回Json进行保存。这里选择在ScriptableObject + Singleton的方法来实现的一个好处是我们不需要什么其他繁冗的步骤，就可以保证唯一性和在场景之间共享的目的，因为ScriptableObject本身可以认为是一种资源：

[CreateAssetMenu]
public class GameSettings : ScriptableObject
{
    [Serializable]
    public class PlayerInfo
    {
        public string Name;
        public Color Color;

        ...
    }

    public List<PlayerInfo> players;

    private static GameSettings _instance;
    public static GameSettings Instance
    {
        get
        {
            if (!_instance)
                _instance = Resources.FindObjectsOfTypeAll<GameSettings>().FirstOrDefault();
#if UNITY_EDITOR
            if (!_instance)
                InitializeFromDefault(UnityEditor.AssetDatabase.LoadAssetAtPath<GameSettings>("Assets/Test game settings.asset"));
#endif
            return _instance;
        }
    }

    public int NumberOfRounds;

    public static void LoadFromJSON(string path)
    {
        if (!_instance) DestroyImmediate(_instance);
        _instance = ScriptableObject.CreateInstance<GameSettings>();
        JsonUtility.FromJsonOverwrite(System.IO.File.ReadAllText(path), _instance);
        _instance.hideFlags = HideFlags.HideAndDontSave;
    }

    public void SaveToJSON(string path)
    {
        Debug.LogFormat("Saving game settings to {0}", path);
        System.IO.File.WriteAllText(path, JsonUtility.ToJson(this, true));
    }

    public static void InitializeFromDefault(GameSettings settings)
    {
        if (_instance) DestroyImmediate(_instance);
        _instance = Instantiate(settings);
        _instance.hideFlags = HideFlags.HideAndDontSave;
    }

#if UNITY_EDITOR
    [UnityEditor.MenuItem("Window/Game Settings")]
    public static void ShowGameSettings()
    {
        UnityEditor.Selection.activeObject = Instance;
    }
#endif

    ...
}

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GameSettings继承了ScriptableObject，并支持我们在资源文件夹中创建一个资源文件，这个资源文件可以是在游戏第一次运行时候的一个默认的玩家配置。然后，它实现了LoadFromJSON和SaveToJSON函数来加载和存储硬盘上的数据。一个有趣的地方是上面的最后一个函数，这个函数允许我们在菜单栏上打开并显示当前的GameSettings资源，非常方便，不需要再自己写窗口类了。

在欢迎界面上，我们可以在控制类MainMenuController中获取GameSettings，并在进入下一关前保存数据到硬盘：

public class MainMenuController : MonoBehaviour
{
    public GameSettings GameSettingsTemplate;

    ...

    public string SavedSettingsPath {
        get {
            return System.IO.Path.Combine(Application.persistentDataPath, "tanks-settings.json");
        }
    }

    void Start () {
        if (System.IO.File.Exists(SavedSettingsPath))
            GameSettings.LoadFromJSON(SavedSettingsPath);
        else
            GameSettings.InitializeFromDefault(GameSettingsTemplate);

        foreach(var info in GetComponentsInChildren<PlayerInfoController>())
            info.Refresh();

        NumberOfRoundsSlider.value = GameSettings.Instance.NumberOfRounds;
    }

    public void Play()
    {
        GameSettings.Instance.SaveToJSON(SavedSettingsPath);
        GameState.CreateFromSettings(GameSettings.Instance);
        SceneManager.LoadScene(1, LoadSceneMode.Single);
    }

    ...
}

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在之后的场景中，我们只需要GameSettings.Instance来访问就可以了。