05-06-源码-异步操作体系（OperationSystem）

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源码-异步体系（OperationSystem）

篇章：05-源码深度-运行时核心模块 阅读时间：约 30 分钟 前置知识：了解 Provider 体系

一、引言

本章将深入解析 YooAsset 异步体系（OperationSystem）的源码实现。OperationSystem 是 YooAsset 异步操作管理的核心，提供了统一的异步操作管理接口。YooAsset 的所有异步操作都基于 OperationSystem 实现。

OperationSystem 的设计目标是提供统一、灵活、高效的异步操作管理能力。本章将从源码层面深入解析 OperationSystem 的设计和实现。

二、Operation 概述

2.1 Operation 的概念

Operation 是 YooAsset 异步操作的抽象：

Operation 的定义：

Operation 是一个抽象类，定义了异步操作的基本行为。

Operation 的特点：

  • 统一接口：所有异步操作都遵循相同的接口
  • 状态管理：Operation 维护自己的状态
  • 进度跟踪：Operation 提供进度跟踪
  • 回调通知：Operation 支持完成回调

Operation 的作用：

  • 封装异步操作逻辑
  • 提供统一的异步操作接口
  • 支持异步操作的优先级调度
  • 支持异步操作的时间片管理

2.2 Operation 状态机

Operation 内部维护了一个状态机：

Operation 状态机
├── Pending：等待中
├── Running：运行中
├── Succeeded：成功
├── Failed：失败
└── Cancelled：已取消

Pending 详解：

Pending 是 Operation 的初始状态，Operation 创建后即进入 Pending 状态。

Running 详解：

Running 是 Operation 的运行中状态。Operation 被调度执行时进入 Running 状态。

Succeeded 详解：

Succeeded 是 Operation 的成功状态。异步操作执行成功时进入此状态。

Failed 详解：

Failed 是 Operation 的失败状态。异步操作执行失败时进入此状态。

Cancelled 详解：

Cancelled 是 Operation 的已取消状态。Operation 被取消时进入此状态。

2.3 Operation 状态详解

public enum EOperationStatus
{
    None = 0,
    Pending = 1,
    Running = 2,
    Succeeded = 3,
    Failed = 4,
    Cancelled = 5,
}

状态转换详解：

  • None → Pending：Operation 被注册
  • Pending → Running：Operation 开始执行
  • Running → Succeeded：执行成功
  • Running → Failed：执行失败
  • Pending/Running → Cancelled：操作被取消

2.4 Operation 基类

public abstract class AsyncOperationBase
{
    public EOperationStatus Status { get; protected set; }
    public float Progress { get; protected set; }
    public string Error { get; protected set; }
    public bool IsDone => Status == EOperationStatus.Succeeded || Status == EOperationStatus.Failed || Status == EOperationStatus.Cancelled;
    public event Action<AsyncOperationBase> OnCompleted;
    
    public abstract void Start();
    public abstract void Update();
    public virtual void Destroy();
}

Status 详解：

Status 是 Operation 的当前状态。

Progress 详解：

Progress 是 Operation 的执行进度。

Error 详解：

Error 是 Operation 失败时的错误信息。

OnCompleted 详解：

OnCompleted 是 Operation 完成时触发的事件。

三、优先级队列

3.1 优先级队列的作用

YooAsset 使用优先级队列管理 Operation：

优先级队列的作用：

  • 高优先级 Operation 优先执行
  • 支持紧急资源的快速加载
  • 灵活调度异步操作

3.2 优先级定义

public enum EOperationPriority
{
    Low = 0,
    BelowNormal = 3,
    Normal = 5,
    AboveNormal = 7,
    High = 9,
    Ultra = 10,
}

优先级详解：

  • Low：低优先级
  • BelowNormal：低于正常
  • Normal：正常
  • AboveNormal：高于正常
  • High：高优先级
  • Ultra：超高优先级

3.3 优先级队列的实现

public class PriorityQueue<T> where T : IComparable<T>
{
    private List<T> _data;
    
    public void Enqueue(T item)
    {
        _data.Add(item);
        int childIndex = _data.Count - 1;
        while (childIndex > 0)
        {
            int parentIndex = (childIndex - 1) / 2;
            if (_data[childIndex].CompareTo(_data[parentIndex]) >= 0) break;
            T tmp = _data[childIndex];
            _data[childIndex] = _data[parentIndex];
            _data[parentIndex] = tmp;
            childIndex = parentIndex;
        }
    }
    
    public T Dequeue()
    {
        int lastIndex = _data.Count - 1;
        T frontItem = _data[0];
        _data[0] = _data[lastIndex];
        _data.RemoveAt(lastIndex);
        // 下沉调整
        // ...
        return frontItem;
    }
}

二叉堆实现详解：

使用二叉堆（Binary Heap）实现优先级队列。

入队操作详解：

入队时将元素添加到堆尾，然后上浮调整。

出队操作详解：

出队时取出堆顶元素，然后将堆尾元素移到堆顶，最后下沉调整。

3.4 优先级应用场景

关键资源优先加载：

使用高优先级加载关键资源，如玩家角色、UI 等。

后台资源低优先级加载：

使用低优先级加载后台资源，如未来的关卡资源。

动态调整优先级：

可以根据游戏状态动态调整 Operation 的优先级。

四、Operation 加载/卸载

4.1 加载流程

Operation 的加载流程：

Operation 加载流程
1. 创建 Operation
2. 设置 Operation 参数
3. 启动 Operation（Start）
4. OperationSystem 调度 Operation
5. 每帧调用 Update
6. Operation 完成
7. 触发完成回调

创建 Operation 详解：

开发者创建 Operation 实例并设置参数。

启动 Operation 详解：

调用 Start 方法启动 Operation。

调度 Operation 详解：

OperationSystem 调度 Operation，根据优先级决定执行顺序。

每帧 Update 详解：

OperationSystem 在每帧调用 Operation 的 Update 方法。

完成回调详解：

Operation 完成时触发 OnCompleted 事件。

4.2 加载实现

public class AssetLoadOperation : AsyncOperationBase
{
    private ResourcePackage _package;
    private string _location;
    
    public override void Start()
    {
        Status = EOperationStatus.Running;
        // 启动加载逻辑
    }
    
    public override void Update()
    {
        // 更新加载进度
        Progress = CalculateProgress();
        
        // 检查是否完成
        if (IsLoadComplete())
        {
            Status = EOperationStatus.Succeeded;
            OnCompleted?.Invoke(this);
        }
    }
}

Start 详解：

Start 方法启动加载逻辑，将状态设置为 Running。

Update 详解：

Update 方法在每帧被调用，更新加载进度并检查是否完成。

完成回调详解：

加载完成时触发 OnCompleted 事件。

4.3 取消流程

Operation 的取消流程：

Operation 取消流程
1. 调用 Cancel 方法
2. 设置状态为 Cancelled
3. 触发完成回调

Cancel 方法详解：

public class AsyncOperationBase
{
    public virtual void Cancel()
    {
        if (Status == EOperationStatus.Succeeded || Status == EOperationStatus.Failed) return;
        Status = EOperationStatus.Cancelled;
        OnCompleted?.Invoke(this);
    }
}

取消限制详解：

已完成的 Operation 不能被取消。

取消通知详解：

取消时触发 OnCompleted 事件，通知监听者。

4.4 销毁流程

Operation 的销毁流程：

Operation 销毁流程
1. 调用 Destroy 方法
2. 清理 Operation 资源
3. 从 OperationSystem 中移除

Destroy 方法详解：

public virtual void Destroy()
{
    OnCompleted = null;
    Status = EOperationStatus.None;
    Progress = 0;
    Error = null;
}

清理资源详解：

销毁时清理 Operation 占用的资源，如取消订阅、释放内存等。

从 OperationSystem 移除详解：

销毁的 Operation 需要从 OperationSystem 中移除，避免内存泄漏。

五、OperationSystem 调度器

5.1 OperationSystem 的作用

OperationSystem 是 YooAsset 异步操作的调度器：

调度器的作用：

  • 管理所有 Operation
  • 调度 Operation 的执行
  • 维护 Operation 的优先级
  • 处理 Operation 的完成回调

5.2 OperationSystem 的实现

public class OperationSystem
{
    private List<AsyncOperationBase> _operations = new List<AsyncOperationBase>();
    private List<AsyncOperationBase> _completeList = new List<AsyncOperationBase>();
    private List<AsyncOperationBase> _destroyList = new List<AsyncOperationBase>();
    
    public void ProcessOperation(AsyncOperationBase operation)
    {
        operation.Start();
        _operations.Add(operation);
    }
    
    public void Update()
    {
        // 更新所有 Operation
        for (int i = 0; i < _operations.Count; i++)
        {
            var op = _operations[i];
            op.Update();
            
            if (op.IsDone)
            {
                _completeList.Add(op);
            }
        }
        
        // 处理完成的 Operation
        ProcessCompletedOperations();
    }
    
    private void ProcessCompletedOperations()
    {
        foreach (var op in _completeList)
        {
            op.OnCompleted?.Invoke(op);
            _destroyList.Add(op);
        }
        _completeList.Clear();
        
        foreach (var op in _destroyList)
        {
            op.Destroy();
            _operations.Remove(op);
        }
        _destroyList.Clear();
    }
}

ProcessOperation 详解：

注册新的 Operation 到 OperationSystem。

Update 详解：

每帧调用 Update 方法，更新所有 Operation。

完成处理详解：

处理已完成的 Operation，触发回调并销毁。

5.3 OperationSystem 的时间片

public class OperationSystem
{
    public float TimeSlice { get; set; } = 0.5f; // 0.5 毫秒
    
    public void Update()
    {
        float startTime = Time.realtimeSinceStartup;
        
        for (int i = 0; i < _operations.Count; i++)
        {
            _operations[i].Update();
            
            if (Time.realtimeSinceStartup - startTime > TimeSlice)
                break;
        }
    }
}

时间片的作用详解：

时间片限制 OperationSystem 在单帧内执行的最大时间，避免阻塞主线程。

时间片的应用详解：

开发者可以根据项目需求调整时间片大小。

5.4 OperationUpdater

public class OperationUpdater : MonoBehaviour
{
    private void Update()
    {
        OperationSystem.Update();
    }
}

OperationUpdater 的作用详解：

OperationUpdater 是 OperationSystem 的 MonoBehaviour 包装，在每帧调用 OperationSystem.Update。

DontDestroyOnLoad 详解：

OperationUpdater 使用 DontDestroyOnLoad 确保在场景切换时不被销毁。

六、总结

本章深入解析了 YooAsset 异步体系（OperationSystem）的源码实现，包括：

  • Operation 概述：Operation 的概念、状态机、状态详解
  • 优先级队列：优先级队列的作用、定义、实现、应用
  • Operation 加载/卸载：加载流程、加载实现、取消流程、销毁流程
  • OperationSystem 调度器：调度器的作用、实现、时间片、Updater

通过深入理解 OperationSystem 的实现，开发者可以更好地理解 YooAsset 的异步操作管理机制，并实现自定义的异步操作。

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