《Unity3D高级编程之进阶主程》第四章，UI(六) - 如何架构UI框架

回顾下，前面两章着重对 UGUI 的源码进行的剖析，包括事件系统的模块和底层渲染模块以及渲染组件。这篇我们来讲讲，如何在Unity3D游戏项目中架构UI框架。

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快速架构一个简单易用的UI框架

在前面架构章节中，我们讲述了架构的需要注意的特性，以及设计架构时所使用的抽象方法。我们在经历几个项目后，会总结所有经历过的这些项目的经验，这些经验很好的支撑了构建架构的基础。

我们从宏观的角度看UI框架。

只有从宏观的角度看问题，才能看的更明白。我们项目中拥有众多UI界面，我们要统一管理所有UI，这样才能使得每个UI界面都能得到有效的调配。不仅如此，如果每个UI界面都是可扩充的那就太棒了。UI有一个很关键的系统是输入事件系统，UI内的每个按钮都需要有一个处理输入的句柄。所以我们需要写一个统计的管理类，以及每个UI都要有统一的基类，并且每个UI按钮元素都对应一个处理输入的句柄。另外对于UI来说，有通用UI，也有非通用UI，有常用UI和非常用UI之分。接下来我们把细节规划一下。

Ⅰ.管理类。

整个UI是由N个界面构成的。这些UI界面有基本的功能，生成，展示，销毁，查找。如果说，我们分别对N个UI界面的这些功能进行编程，就会有大量的工作产生，而且维护起来的工作量也是巨大的。

我们需要用一个单例实例来管理所有的UI界面，让他们能有统一的接口进行以上的活动，创建UI管理类是最好的选择，我们可以命名它为 UIManager，这个名字符合它代表的功能。

那么 UIManager 具体里面要做些什么呢。它需要创建UI，需要查找现有的某个UI，以及需要销毁UI，以及一些UI的统一接口调用和调配工作。UIManager 承担了所有UI的管理工作，因此UI在生成出来后的实例都将存储在这里。不仅如此，一些UI常用变量也存储在里面，比如屏幕的适配标准大小，比如UI的Camera实例等等。

这样一来，第一个方向确定了，那就是UIManager是UI界面的管理员，统筹管理UI问题。它包括了UI的众多统筹需求，比如下层UI切换到上层，比如加载方式变更，比如选择性预加载UI等，都需要在UIManager里编写。

public class ScreenManager : CSingleton<ScreenManager>
{
    protected Transform _transform = null;
    private Dictionary<string, UIScreenBase> _DicScreens = new Dictionary<string, UIScreenBase>();

    // 关闭所有界面
    public void CloseAll()
    {
        ...
    }

    // 是否UI正打开
    public bool IsShow(string screenID)
    {
        ...
    }

    // 关闭界面
    public void CloseScreen(UIScreenBase screen)
    {
        ...
    }

    // 创建所有界面
    public T CreateMenu<T>() where T : UIScreenBase
    {
    	...
    }

    // 找出某个界面
    public T FindMenu<T>() where T : UIScreenBase
    {
        ...
    }

    ...
}

Ⅱ.基类。

项目中有很多界面，这N个界面他们有自己的共性，比如最基本的，他们都需要进行初始化，他们都需要有展示接口，他们都可以关闭，共性产生统一特征的接口，Init，Open和Close。继承基类又使得管理起来比较方便，在上面提到的 UIManager 里存储的UI实例时，可以统一使用基类的方式存储。我们可以把基类的名字称为 UIScreenBase，每个UI界面都继承自它，Screen一词很形象贴切的描述了屏幕上显示的界面。

我们将所有UI都定义为基类的子类，对有需要做特殊处理的UI界面，可以重写Init，Open和Close。为了能更方便的知道UI的状态，我们也可以定义一个UI状态，比如OpenState为打开状态，CloseState为关闭状态，HidenState为隐藏状态，PreopenState为预加载状态，以状态的形式来判断UI现在的情况。

到这里，我们的每个界面有了基类，自己成为了扩展界面功能的一个类实体，可以自主定义自己的功能性的接口，同时还会受到管理类的统一调配。做到了，既满足有序管理，又能满足自定义需求。看似简单的几行代码，里面蕴含着复杂的思考过程，抽象的意义就在于此。

public abstract class UIScreenBase : MonoBehaviour
{
    protected bool mInitialized = false;
    protected UIState mState = UIState.None;
    public UIState State { get { return mState; } }

    public delegate void OnScreenHandlerEventHandler(UIScreenBase screen);
    public event OnScreenHandlerEventHandler onCloseScreen;

    // 初始化
	protected virtual void Init()
	{	
        mInitialized = true;
	}

	//打开
	public virtual void Open() {}

	//关闭
	public virtual void Close() {}
}

Ⅲ.输入事件响应机制。

UI中输入事件的响应机制比较重要，好的输入事件响应机制能提高更多的效率，让程序员编写逻辑的时候更加舒服。

Unity3D的UGUI输入事件响应机制建立通常有2种，一种是继承型，一种是注册型。

继承型是指事件先响应到基类，再由基类反应给父类，由父类做处理，这样UI既可以得到对输入事件的响应，也可以自行修改自己需要的逻辑。比如我们写了个处理事件的基类组件UIEventBase是父类能接受各种输入事件响应，UIEventButton是继承UIEventBase的子类，当输入事件传入时UIEventButton能做出响应，因为它继承了父类。

绑定型是指在对输入事件响应之前，我们对UI元素绑定一个事件响应的组件。比如编写一个绑定型事件类 UIEvent，当某个UI元素需要输入事件回调时，对这个物体加绑一个 UIEvent，并且对 UIEvent 里需要的相关响应事件进行赋值或注册操作函数。当输入事件响应时，由 UIEvent 来区分输入的是什么类型的事件，再分别调用响应到具体函数。

继承型和绑定型都有一个共同的特点，都需要与UI元素关联，区别是继承型融入在了各种组件内，而绑定型以独立的组件形式体现。

继承型UI事件输入响应机制需要关联到组件内，UGUI和NGUI都已经有了自己的基础的组件，所以很难在这上面使用，而在另一些比较特殊的GUI系统内可以很好的适应。比如我曾经做过一个项目，我们构建的一套新的UI系统的完全独立于UGUI和NGUI的GUI系统之外，我们将输入事件处理注入到这个系统的各个组件内，达到了输入事件处理与组件融合的效果。

绑定型的方式更适合在已经建立了GUI系统的基础上，对输入事件进行封装处理。通常在UGUI和NGUI上都会使用绑定型对输入事件处理进行封装。

例如，在UI初始化中，对需要输入事件响应的，绑定一个事件处理类，比如命名为 UIEvent，然后对事件句柄进行赋值，例如，ui_event.onclick = OnClickLogin，OnClickLogin就是响应登录按钮的事件句柄。

这样的赋值方式，让程序员写逻辑时看起来更加清爽，简洁，直观。

/// <summary>
/// UI 事件
/// </summary>
public class UI_Event : UnityEngine.EventSystems.EventTrigger
{
    protected const float CLICK_INTERVAL_TIME = 0.2f; //const click interval time
    protected const float CLICK_INTERVAL_POS = 2; //const click interval pos

    public delegate void PointerEventDelegate ( PointerEventData eventData , UI_Event ev);
    public delegate void BaseEventDelegate ( BaseEventData eventData , UI_Event ev);
    public delegate void AxisEventDelegate ( AxisEventData eventData , UI_Event ev);

    public Dictionary<string,object> mArg = new Dictionary<string,object>();

    public BaseEventDelegate onDeselect = null;
    public PointerEventDelegate onBeginDrag = null;
    public PointerEventDelegate onDrag = null;
    public PointerEventDelegate onEndDrag = null;
    public PointerEventDelegate onDrop = null;
    public AxisEventDelegate onMove = null;
    public PointerEventDelegate onClick = null;
    public PointerEventDelegate onDown = null;
    public PointerEventDelegate onEnter = null;
    public PointerEventDelegate onExit = null;
    public PointerEventDelegate onUp = null;
    public PointerEventDelegate onScroll = null;
    public BaseEventDelegate onSelect = null;
    public BaseEventDelegate onUpdateSelect = null;
    public BaseEventDelegate onCancel = null;
    public PointerEventDelegate onInitializePotentialDrag = null;
    public BaseEventDelegate onSubmit = null;

    private static PointerEventData mPointData = null;

    // 设置参数
    public void SetData(string key , object val)
    {
        mArg[key] = val;
    }

    // 获取参数
    public D GetData<D>(string key)
    {
        if(mArg.ContainsKey(key))
        {
            return (D)mArg[key];
        }
        return default(D);
    }

    ...

    public static UI_Event Get(GameObject go)
    {
        UI_Event listener = go.GetComponent<UI_Event>();
        if (listener == null) listener = go.AddComponent<UI_Event>();
        return listener;
    }

    public override void OnBeginDrag( PointerEventData eventData ) { ... }
    public override void OnDrag( PointerEventData eventData ) { ... }
    public override void OnEndDrag( PointerEventData eventData ) { ... }
    public override void OnDrop( PointerEventData eventData ) { ... }
    public override void OnMove( AxisEventData eventData ) { ... }

    public override void OnPointerClick(PointerEventData eventData)
    {
    	...
        if(onClick != null)
        {
            onClick(eventData , this);
        }
        ...
    }

    public override void OnPointerDown (PointerEventData eventData) { ... }
    public override void OnPointerEnter (PointerEventData eventData) { ... }
    public override void OnPointerExit (PointerEventData eventData) { ... }
    public override void OnPointerUp (PointerEventData eventData) { ... }
    public override void OnScroll( PointerEventData eventData ) { ... }
}

如上代码，篇幅有限，我把事件部分最重要的部分摘了出来，组件的挂在，事件的调用，以及参数的设置。

到这里我们有了统一管理UI的管理类，有了界面的基类，有了处理输入事件句柄的事件类，就能开始拓展UI了，大部分UI界面我们都能够处理，但很多原生的组件用起来不是很好，效率也特别的差，所以我们需要构建自己的高效的UI自定义组件。

Ⅳ.自定义组件。

除了NGUI和UGUI本身的组件外，我们自己的自定义组件是必不可少的，特别是游戏项目，无论大小，都需要有自己的自定义组件，自定义组件不仅能让程序员在写逻辑时快速上手，满足项目的设计需求，而且也能起到对UI优化的作用，尤其在元素多的组件内。

下面介绍项目中最常改造的组件:

① UI动画组件。

	动画在UI中扮演重要的角色，这里主要说的是Animation的K线动画。

	如何让Animation在美术人员手里自如的制作，并且让程序员能方便调用是关键。

	UI动画组件里应该有什么呢？我们暂时命名为 UIAnimation 好了。

	首先它肯定要依赖 Unity3D 的 Animator 组件 [RequireComponent (typeof(Animator))]。

	其次它要有播放(Play)接口用来播放指定动画，Play的参数包括，动画名，播放完毕后的回调函数委托。

	再次他可以在无需程序调用的情况下自动播放，因此在 public 变量中需要 AutoPlay 这个参数，这样美术人员就可以在 Unity3D 界面上设置自动播放而无需程序调用了。

	最后美术人员需要在自动播放时选择指定的动画名和是否循环播放，以及循环播放间隔。

	这样就基本成形了，接下来要做的事就是我们对抽象的 UIAnimation 里完善以上的功能。

② 按钮播放音效组件。

	在点击按钮时会需要播放音效，这是每个项目必要的组件。

	功能也挺简单，当输入事件触发Click事件时发出绑定的声音文件就可以了。

	不过很多项目用到的音效系统并不是Unity3D原生态的音效系统，需要自己为这些系统定制组件。

③ UI跟随3D物体组件。

	项目中很多时候需要UI元素来跟随它们，比如游戏中的血条，又比如场景中建筑物头上的标志等等，因此UI跟随3D物体的组件非常必要。

	它的功能实现起来也挺简单的，不断地计算3D物体在屏幕中的位置，来确定UI位置，并且在前后位置不同时再进行更改以避免不必要的移动。

④ 无限滚动页面组件。

	在滚动的菜单栏里，通常类似于游戏中的背包界面，如果有几百个UI元素同时生成，或同时滚动时，效率会非常低，因为UI在每帧都需要重新构建Mesh，每一次的滚动都会引起不小的CPU消耗。

	因此一个自定义的无限滚动页面组件来，替换原来的模式，让CPU花最小的代价来运行这个滚动页面是非常有必要的。

	那么这个无限滚动页面组件关键点在哪呢？设想下，这么多UI元素一起生成，一起移动，都是一件很费力的事，我们需要减少UI元素的数量。

	最好减少到与在屏幕上显示的数量差不多，利用看不见的UI元素，来补充能看见的元素，可以描述为一个把上下UI元素不可见时的再利用过程。

	我们就拿游戏里的背包界面来举例吧，500个物品在背包界面中时，实例化，初始化，滚动都会很费劲，我们可以减少UI元素在背包界面里的显示数量。

	当UI元素滚动时一部分元素被遮挡住时，不再需要他们显示了，这时我们就可以对这些元素进行再利用。

	当上面有一行元素被遮挡住，可以被再利用时，我们就把他们移动到下面去，让他们变成下面的背包物品元素。

	这样不断得滚动，在表现上跟真的有500个物品滚动过程一模一样。这样就可以大量地削减组件消耗的CPU，不管有多少物品在背包里面，也不会引起CPU的负担了。

⑤ 其他组件。

	其他组件，比如美术数字组件，让美术制定的数字展示得更好，又比如暴击数字是特殊的图片数字等。又比如计数组件，可以让数字滚动的更加漂亮，又比如在获得游戏币时数字会像动画一样跳动由慢到快。

	再比如，针对UGUI改变颜色动画时过于消耗CPU而设计的优化组件，让动画只改变组件的颜色值，由组件来改变UI元素的材质球颜色，这样能省去很多重构Mesh导致的CPU消耗。

编写自定义的UI组件的目标就是，增加更多通用的组件，减少重复劳动，让程序员在编写UI界面时更加快捷高效，同时也提升了UI的运行效率。拥有属于自己的一套自定义套件，对项目来说也是非常有价值和高效的一件事。