《Unity3D高级编程之进阶主程》第四章，UI(三) - 剖析UGUI源码中的输入与事件模块

前面几节对 NGUI 和 UGUI 进行了比较，也阐述了一些UGUI的组件的用途和原理，不过这些都仅仅只是停留在系统的表面，对系统深层次的原理和实现方式我们并不了解，接下来我们就从 UGUI 的源码入手，逐步为揭开它的神秘面纱。

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在了解整个 UGUI 源码之前，我们在此篇来从输入事件下手，对 UGUI 源码中输入事件模块进行剖析。

UGUI源码剖析

UGUI的源码是Unity3D官方公开的，这里我们来剖析的是 UGUI 在 Unity2017 中的公开源码。

上图为 UGUI 内核源码的文件夹结构图。它把UGUI分成了三块，输入事件，动画，核心渲染。

其中动画部分相对比较简单，用了tween补间动画的形式，对颜色，位置，大小做了渐进的操作。tween的原理是在启动一个协程，在协程里对元素的属性渐进式的修改，除了修改属性数值，tween还有多种曲线可以选择，比如内番曲线，外翻曲线等，一个数值从起点到终点的过程可以由曲线来控制。举个例子，数字从 0 到 100 的变化，在3秒里完成，如果是线性的话，则在第2秒时的数值，应该是

    (100 - 0) * (2f/3f) = 200f/3f = 66.666

而如果使用内番曲线就不是这个结果了，不过它们最终都会到达100，只是过程有点‘曲折’罢了，曲线也体现了动画的‘有趣’。

下面我们重点来剖析下输入事件和核心渲染这两块。

输入事件源码

输入事件源码的文件结构图如下：

图中，UGUI 把输入事件模块有四部分，事件数据模块，输入事件捕获模块，射线碰撞检测模块，事件逻辑处理及回调模块。我们把每部分的核心源码都拉出来分析一下。

事件数据模块

事件数据模块部分对整个事件系统的作用来说，它主要定义并且存储了事件发生时的位置、和事件对应的物体，事件的位移大小，触发事件的输入类型，以及事件的设备信息等。事件数据模块在逻辑上没有做过多的内容，而主要为了获取数据，提供数据服务。

它有三个类 PointerEventData、AxisEventData、BaseEventData，分别为点位事件数据类，滚轮事件数据类，事件基础数据类。PointerEventData和AxisEventData 继承自 BaseEventData，且 AxisEventData 的代码量非常少，因为它只需要提供滚轮的方向信息。即如下:

namespace UnityEngine.EventSystems
{
    public class AxisEventData : BaseEventData
    {
        //移动方向
        public Vector2 moveVector { get; set; }
        public MoveDirection moveDir { get; set; }

        public AxisEventData(EventSystem eventSystem)
            : base(eventSystem)
        {
            moveVector = Vector2.zero;
            moveDir = MoveDirection.None;
        }
    }
}

BaseEventData 定义了几个常用的接口，其子类 PointerEventData 是最常用的事件数据，我们来看看它是如何编写的，代码量并不多基本全是数据定义:

public class PointerEventData : BaseEventData
{
    public GameObject pointerEnter { get; set; }

    // 接收OnPointerDown事件的物体
    private GameObject m_PointerPress;
    // 上一下接收OnPointerDown事件的物体
    public GameObject lastPress { get; private set; }
    // 接收按下事件的无法响应处理的物体
    public GameObject rawPointerPress { get; set; }
    // 接收OnDrag事件的物体
    public GameObject pointerDrag { get; set; }

    public RaycastResult pointerCurrentRaycast { get; set; }
    public RaycastResult pointerPressRaycast { get; set; }

    public List<GameObject> hovered = new List<GameObject>();

    public bool eligibleForClick { get; set; }

    public int pointerId { get; set; }

    // 鼠标或触摸时的点位
    public Vector2 position { get; set; }
    // 滚轮的移速
    public Vector2 delta { get; set; }
    // 按下时的点位
    public Vector2 pressPosition { get; set; }
    
    // 为双击服务的上次点击时间
    public float clickTime { get; set; }
    // 为双击服务的点击次数
    public int clickCount { get; set; }

    public Vector2 scrollDelta { get; set; }
    public bool useDragThreshold { get; set; }
    public bool dragging { get; set; }

    public InputButton button { get; set; }
}

上述代码中为数据类的核心类 PointerEventData，它存储了大部分的事件系统逻辑需要的数据，包括按下时的位置，松开与按下的时间差，拖动的位移差，点击到的物体等等，承载了所有输入事件需要的数据。事件数据模块的意义所在便是存储数据并为逻辑部分做好准备。

事件数据模块，主要作用为在各种事件发生时，为事件逻辑做好数据工作。

输入事件捕获模块源码

缺图UGUI的时间捕获模块文件夹结构

输入事件捕获模块由四个类组成，BaseInputModule，PointerInputModule，StandaloneInputModule，TouchInputModule。

BaseInputModule 是抽象(abstract)基类，提供必须的空接口和基本变量。

PointerInputModule 继承了BaseInputModule，并且在他基础上扩展了关于点位的输入逻辑，也增加了输入的类型和状态。

StandaloneInputModule 和 TouchInputModule 又继承了 PointerInputModule，它们从父类开始延展向不同的方向。

StandaloneInputModule 向标准键盘鼠标输入方向拓展，而 TouchInputModule 向触控板输入方向拓展。

下面我们来看看他们的核心部分的代码：

/// <summary>
/// 处理所有的鼠标事件
/// </summary>
protected void ProcessMouseEvent(int id)
{
    var mouseData = GetMousePointerEventData(id);
    var leftButtonData = mouseData.GetButtonState(PointerEventData.InputButton.Left).eventData;

    // Process the first mouse button fully
    // 处理鼠标左键相关的事件
    ProcessMousePress(leftButtonData);
    ProcessMove(leftButtonData.buttonData);
    ProcessDrag(leftButtonData.buttonData);

    // Now process right / middle clicks
    // 处理鼠标右键和中建的点击事件
    ProcessMousePress(mouseData.GetButtonState(PointerEventData.InputButton.Right).eventData);
    ProcessDrag(mouseData.GetButtonState(PointerEventData.InputButton.Right).eventData.buttonData);
    ProcessMousePress(mouseData.GetButtonState(PointerEventData.InputButton.Middle).eventData);
    ProcessDrag(mouseData.GetButtonState(PointerEventData.InputButton.Middle).eventData.buttonData);

    //滚轮事件处理
    if (!Mathf.Approximately(leftButtonData.buttonData.scrollDelta.sqrMagnitude, 0.0f))
    {
        var scrollHandler = ExecuteEvents.GetEventHandler<IScrollHandler>(leftButtonData.buttonData.pointerCurrentRaycast.gameObject);
        ExecuteEvents.ExecuteHierarchy(scrollHandler, leftButtonData.buttonData, ExecuteEvents.scrollHandler);
    }
}

以上代码为 StandaloneInputModule 的主函数 ProcessMouseEvent，它从鼠标键盘输入事件上扩展了输入的逻辑，处理了鼠标的按下，移动，滚轮，拖拽的操作事件。其中比较重要的函数为 ProcessMousePress、ProcessMove、ProcessDrag 这三个函数，我们来重点看下他们处理的内容。

/// <summary>
/// Process the current mouse press.
/// 处理鼠标按下事件
/// </summary>
protected void ProcessMousePress(MouseButtonEventData data)
{
    var pointerEvent = data.buttonData;
    var currentOverGo = pointerEvent.pointerCurrentRaycast.gameObject;

    // PointerDown notification
    // 按下通知
    if (data.PressedThisFrame())
    {
        pointerEvent.eligibleForClick = true;
        pointerEvent.delta = Vector2.zero;
        pointerEvent.dragging = false;
        pointerEvent.useDragThreshold = true;
        pointerEvent.pressPosition = pointerEvent.position;
        pointerEvent.pointerPressRaycast = pointerEvent.pointerCurrentRaycast;

        DeselectIfSelectionChanged(currentOverGo, pointerEvent);

        // 搜索元件中按下事件的句柄，并执行按下事件句柄
        var newPressed = ExecuteEvents.ExecuteHierarchy(currentOverGo, pointerEvent, ExecuteEvents.pointerDownHandler);

        // didnt find a press handler... search for a click handler
        // 搜索后找不到句柄，就设置一个自己的
        if (newPressed == null)
            newPressed = ExecuteEvents.GetEventHandler<IPointerClickHandler>(currentOverGo);

        // Debug.Log("Pressed: " + newPressed);

        float time = Time.unscaledTime;

        if (newPressed == pointerEvent.lastPress)
        {
            var diffTime = time - pointerEvent.clickTime;
            if (diffTime < 0.3f)
                ++pointerEvent.clickCount;
            else
                pointerEvent.clickCount = 1;

            pointerEvent.clickTime = time;
        }
        else
        {
            pointerEvent.clickCount = 1;
        }

        pointerEvent.pointerPress = newPressed;
        pointerEvent.rawPointerPress = currentOverGo;

        pointerEvent.clickTime = time;

        // Save the drag handler as well
        // 保存拖拽信息
        pointerEvent.pointerDrag = ExecuteEvents.GetEventHandler<IDragHandler>(currentOverGo);

        // 执行拖拽启动事件句柄
        if (pointerEvent.pointerDrag != null)
            ExecuteEvents.Execute(pointerEvent.pointerDrag, pointerEvent, ExecuteEvents.initializePotentialDrag);
    }

    // PointerUp notification
    // 抬起通知
    if (data.ReleasedThisFrame())
    {
        //执行抬起事件的句柄
        // Debug.Log("Executing pressup on: " + pointer.pointerPress);
        ExecuteEvents.Execute(pointerEvent.pointerPress, pointerEvent, ExecuteEvents.pointerUpHandler);

        // Debug.Log("KeyCode: " + pointer.eventData.keyCode);

        var pointerUpHandler = ExecuteEvents.GetEventHandler<IPointerClickHandler>(currentOverGo);

        // 如果抬起时与按下时为同一个元素，那就是点击
        if (pointerEvent.pointerPress == pointerUpHandler && pointerEvent.eligibleForClick)
        {
            ExecuteEvents.Execute(pointerEvent.pointerPress, pointerEvent, ExecuteEvents.pointerClickHandler);
        }
        // 否则也可能是拖拽的释放
        else if (pointerEvent.pointerDrag != null && pointerEvent.dragging)
        {
            ExecuteEvents.ExecuteHierarchy(currentOverGo, pointerEvent, ExecuteEvents.dropHandler);
        }

        pointerEvent.eligibleForClick = false;
        pointerEvent.pointerPress = null;
        pointerEvent.rawPointerPress = null;

        // 如果正在拖拽则抬起事件等于拖拽结束事件
        if (pointerEvent.pointerDrag != null && pointerEvent.dragging)
            ExecuteEvents.Execute(pointerEvent.pointerDrag, pointerEvent, ExecuteEvents.endDragHandler);

        pointerEvent.dragging = false;
        pointerEvent.pointerDrag = null;
        
        // 如果当前接收事件的物体和事件的刚开始的物体不一致，则对两个物体做进和出的事件处理
        if (currentOverGo != pointerEvent.pointerEnter)
        {
            HandlePointerExitAndEnter(pointerEvent, null);
            HandlePointerExitAndEnter(pointerEvent, currentOverGo);
        }
    }
}

上面展示了 ProcessMousePress 处理鼠标按下事件的代码，虽然比较多但并不复杂，我在代码上做了详尽的注解。其实它不仅仅处理的是按下的操作，也同时处理鼠标抬起的操作，以及处理了拖拽启动和拖拽抬起与结束的事件。在调用处理相关句柄的前后，事件数据都会被保存在 pointerEvent 中，然后被传递给业务层中设置的输入事件句柄。

我们再来看看 ProcessDrag 拖拽处理函数:

protected virtual void ProcessDrag(PointerEventData pointerEvent)
{
    bool moving = pointerEvent.IsPointerMoving();

    // 如果已经在移动，且还没开始拖拽启动事件，则调用拖拽启动句柄，并设置拖拽中标记为true
    if (moving && pointerEvent.pointerDrag != null
        && !pointerEvent.dragging
        && ShouldStartDrag(pointerEvent.pressPosition, pointerEvent.position, eventSystem.pixelDragThreshold, pointerEvent.useDragThreshold))
    {
        ExecuteEvents.Execute(pointerEvent.pointerDrag, pointerEvent, ExecuteEvents.beginDragHandler);
        pointerEvent.dragging = true;
    }

    // 拖拽时的句柄处理
    if (pointerEvent.dragging && moving && pointerEvent.pointerDrag != null)
    {
        // 如果按下的物体和拖拽的物体不是同一个则视为抬起拖拽，并清除前面按下时的标记
        if (pointerEvent.pointerPress != pointerEvent.pointerDrag)
        {
            ExecuteEvents.Execute(pointerEvent.pointerPress, pointerEvent, ExecuteEvents.pointerUpHandler);

            pointerEvent.eligibleForClick = false;
            pointerEvent.pointerPress = null;
            pointerEvent.rawPointerPress = null;
        }

        // 执行拖拽中句柄
        ExecuteEvents.Execute(pointerEvent.pointerDrag, pointerEvent, ExecuteEvents.dragHandler);
    }
}

上面展示了 ProcessDrag 拖拽句柄处理函数，与ProcessMousePress类似对拖拽事件逻辑做了判断，包括拖拽开始事件处理，判断结束拖拽事件，以及拖拽句柄的调用。

ProcessMove 则相对简单点，每帧都会直接调用处理句柄。

protected virtual void ProcessMove(PointerEventData pointerEvent)
{
    var targetGO = pointerEvent.pointerCurrentRaycast.gameObject;
    HandlePointerExitAndEnter(pointerEvent, targetGO);
}

除了鼠标事件外，我们再来看看触屏事件的处理方式，即 TouchInputModule 的核心函数。如下:

/// <summary>
/// Process all touch events.
/// 处理所有触屏事件
/// </summary>
private void ProcessTouchEvents()
{
    for (int i = 0; i < Input.touchCount; ++i)
    {
        Touch input = Input.GetTouch(i);

        bool released;
        bool pressed;
        var pointer = GetTouchPointerEventData(input, out pressed, out released);

        ProcessTouchPress(pointer, pressed, released);

        if (!released)
        {
            ProcessMove(pointer);
            ProcessDrag(pointer);
        }
        else
            RemovePointerData(pointer);
    }
}

从代码中我们看到 ProcessMove 和 ProcessDrag 与前面鼠标事件处理时一样的，只是按下的时间处理不同，而且它对每个触点都做了相同的操作处理。其实 ProcessTouchPress 和鼠标按下处理函数 ProcessMousePress 非常相似，可以说基本上一模一样，只是传入时的数据类型不同而已，由于篇幅有限这里不再重复展示长串代码。

这里大量用到了 ExecuteEvents.ExecuteHierarchy，ExecuteEvents.Execute 之类的静态函数来执行句柄，它是怎么工作的呢，其实很简单:

private static readonly List<Transform> s_InternalTransformList = new List<Transform>(30);

public static GameObject ExecuteHierarchy<T>(GameObject root, BaseEventData eventData, EventFunction<T> callbackFunction) where T : IEventSystemHandler
{
    // 获取物体的所有父节点，包括它自己
    GetEventChain(root, s_InternalTransformList);

    for (var i = 0; i < s_InternalTransformList.Count; i++)
    {
        var transform = s_InternalTransformList[i];
        // 对每个父节点包括自己依次执行句柄响应
        if (Execute(transform.gameObject, eventData, callbackFunction))
            return transform.gameObject;
    }
    return null;
}

解释下上述代码，对所有父节点都调用句柄函数。也就是说，当前节点的事件会通知给它上面的父节点。

到这里我们基本清楚事件处理的基本逻辑了，下面我们来看看碰撞测试模块是如何运作的

射线碰撞检测模块源码

射线碰撞检测模块主要工作是从摄像机的屏幕位置上，做射线碰撞检测并获取碰撞结果，把结果返回给事件处理逻辑类，交由事件处理模块处理事件。

射线碰撞检测模块主要为3个类，分别作用于 2D射线碰撞检测，3D射线碰撞检测，GraphicRaycaster图形射线碰撞测试。

2D、3D射线碰撞测试相对比较简单，用射线的形式做碰撞测试，区别在2D碰撞结果里预留了2D的层级次序以便在后面的碰撞结果排序时，以这个层级次序为依据做排序，而3D的碰撞检测结果则是以距离大小为依据排序的。

GraphicRaycaster 为UGUI元素点位检测的类，它被放在了 Core 渲染块里。它主要针对 ScreenSpaceOverlay 模式下输入点位做碰撞检测，因为这个模式下的检测并不依赖于射线碰撞，而是遍历所有可点击的UGUI元素来检测比较，从而判断是该响应哪个UI元素。因此 GraphicRaycaster 是比较特殊的。

我们来着重看下 GraphicRaycaster 的核心源码如下：

/// <summary>
/// Perform a raycast into the screen and collect all graphics underneath it.
/// </summary>
[NonSerialized] static readonly List<Graphic> s_SortedGraphics = new List<Graphic>();
private static void Raycast(Canvas canvas, Camera eventCamera, Vector2 pointerPosition, List<Graphic> results)
{
    // Debug.Log("ttt" + pointerPoision + ":::" + camera);
    // Necessary for the event system
    var foundGraphics = GraphicRegistry.GetGraphicsForCanvas(canvas);
    for (int i = 0; i < foundGraphics.Count; ++i)
    {
        Graphic graphic = foundGraphics[i];

        // -1 means it hasn't been processed by the canvas, which means it isn't actually drawn
        if (graphic.depth == -1 || !graphic.raycastTarget)
            continue;

        if (!RectTransformUtility.RectangleContainsScreenPoint(graphic.rectTransform, pointerPosition, eventCamera))
            continue;

        if (graphic.Raycast(pointerPosition, eventCamera))
        {
            s_SortedGraphics.Add(graphic);
        }
    }

    s_SortedGraphics.Sort((g1, g2) => g2.depth.CompareTo(g1.depth));
    //      StringBuilder cast = new StringBuilder();
    for (int i = 0; i < s_SortedGraphics.Count; ++i)
        results.Add(s_SortedGraphics[i]);
    //      Debug.Log (cast.ToString());

    s_SortedGraphics.Clear();
}

上述代码中，GraphicRaycaster 对每个可以点击的元素(raycastTarget是否为true，并且 depth 不为-1，为可点击元素)进行计算，判断点位是否落在该元素上。再通过 depth 变量排序，判断最先该落在哪个元素上，从而确定哪个元素响应输入事件。

所有检测碰撞的结果数据结构为 RaycastResult 类，它承载了所有碰撞检测结果的依据，包括了距离，世界点位，屏幕点位，2D层级次序，碰撞物体等，为后面事件处理提供了数据上的依据。

事件逻辑处理模块

事件主逻辑处理模块，主要的逻辑都集中在 EventSystem 类中，其余的类都是对它起辅助作用的。

EventInterfaces，EventTrigger，EventTriggerType 定义了事件回调函数，ExecuteEvents 编写了所有执行事件的回调接口。

EventSystem 主逻辑里只有300行代码基本上都在处理由射线碰撞检测后引起的各类事件。判断事件是否成立，成立则发起事件回调，不成立则继续轮询检查，等待事件的发生。

EventSystem 是事件处理模块中唯一继承 MonoBehavior 并且有在 Update 帧循环中做轮询的。也就是说，所有UI事件的发生都是通过 EventSystem 轮询监测到的并且实施的。EventSystem 通过调用输入事件检测模块，检测碰撞模块，来形成自己主逻辑部分。因此可以说 EventSystem 是主逻辑类，是整个事件模块的入口。

架构者在设计时将整个事件层各自的职能拆分的很清楚，使得我们看源代码时也并没有那么难。输入监测由输入事件捕捉模块完成，碰撞检测由碰撞检测模块完成，事件的数据类都有各自的定义，EventSystem 主要作用是把这些模块拼装起来成为主逻辑块。

UGUI源码地址