【Unity】3D功能开发入门系列（五）

一、预制体

（一）预制体

预制体 Prefab，即预先制作好的物体。使用预制体，可以快速创建物体，提高开发效率。

演示：导出 RacingCar 资源包

• 在 Prefab 目录下，是预制体资源，* .prefab
• 用预制体来构造物体
  

在 Prefab 中，多级节点 / 父子关系，是常见的情况

（二）预制体的创建

1. 先制作好一个样本节点
2. 做好以后，直接拖到 Assets 窗口，则自动生成一个 *.prefab 资源
3. 原始物体不再需要，可以删除
   

导出 prefab 资源时，应将依赖文件一并导出。prefab 只是记录了节点信息，文件中不包含材质、贴图数据，仅包含引用

（三）预制体实例

1. prefab Instance，由预制体创建得到的对象
特征： 在 Hierarchy 中，节点图标不同、右键菜单 | Prefab、上下文工具 | Prefab


2. Prefab Instance 和原 Prefab 之间存在关联
右键菜单 Prefab | Unpack，则解除关联，成为普通物体

（四）预制体的编辑

*.prefab 相当于是一个模板，可以再次编辑（其实例也会同步改变）

1. 单独编辑

• 双击 Prefab，进入 单独编辑 模式
• 编辑节点和组件
• 退出，完成编辑
  

2. 原位编辑

• 选择 Prefab Instance
• 在检查器中 Open
• Context 显示：Normal / Gray / Hidden （此时，仅选中的物体被编辑，其余物体是陪衬）
• 编辑节点
• 退出，完成编辑
  
  

3. 覆盖编辑

• 选择 Prefab Instance
• 直接在场景中编辑
• 编辑完后 Override | Apply 应用编辑、Override | Revert 取消编辑
  

二、动态创建实例

（一）动态创建实例

创建 Prefab 之后，用 API 动态创建实例

Object.Instance(original,parent);

演示：

1. 准备子弹 prefab
2. 添加火控脚本 FireLogic

• 添加变量

public GameObject bulletPrefab;

• 克隆实例

GameObject node = Instance(bulletPrefab,null);
node.transform.position = Vector3.zero;
node.tansform.localEulerAngles = Vector3.zero;

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class FireLogic : MonoBehaviour
{
    // 对子弹 prefab 资源的引用
    public GameObject bulletPrefab;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            TestFire();
        }
    }

    private void TestFire()
    {
        Debug.Log("* 创建子弹的实例 ..");
        GameObject node = Object.Instantiate(bulletPrefab, null);
        node.transform.position = Vector3.zero;
        node.transform.localEulerAngles = Vector3.zero;
    }
}

（二）实例的初始化

创建 Prefab Instance 之后，应做初始化：
1. parent，设置父节点。 为便于节点的管理，应单独创建一个父节点

2. position / localPosition，出生节点。 为便于操作，应显示标记一个出生点

3. eulerAngles / localEulerAngles / rotation 旋转。 对子弹来说，子弹角度应与炮塔旋转角度一致

4. Script，自带的控制脚本。 子弹自带了 BulletLogic，可以控制其飞行速度

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class BulletLogic : MonoBehaviour
{
    public float speed;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        this.transform.Translate(0, 0, speed, Space.Self);
    }
}

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class FireLogic : MonoBehaviour
{
    // 对子弹 prefab 资源的引用
    public GameObject bulletPrefab;
    // 父子关系靠 Transform 维持，后面创建实例要找父级
    public Transform bulletFolder;
    // 出生点位置的指定
    public Transform firePoint;
    // 得到炮塔的旋转角度
    public Transform cannon;
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            TestFire();
        }
    }

    private void TestFire()
    {
        Debug.Log("* 创建子弹的实例 ..");
        GameObject node = Object.Instantiate(bulletPrefab, bulletFolder);
        node.transform.position = this.firePoint.position; //Vector3.zero;
        node.transform.localEulerAngles = this.cannon.eulerAngles; //Vector3.zero;
        // node.transform.rotation = this.cannon.rotation;

        BulletLogic script = node.GetComponent<BulletLogic>();
        script.speed = 0.5f;
    }
}

注：

• 一般引用 Transform，而 GameObject 是没有存在感的
• 可以使用空物体，标记一个空间位置

（三）实例的销毁

一般的，创建实例之后，也要负责销毁。

对于子弹来说

• 当飞出屏幕时，销毁 X
• 按射程 / 飞行时间 V
• 当击中目标时，销毁 V

Object.Destroy( obj )，用于销毁一个实例

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class BulletLogic : MonoBehaviour
{
    public float speed;

    public float maxDistance;
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        float lifetime = 1;
        if(speed > 0)
        {
            lifetime = maxDistance / speed;
        }
        Invoke("SelfDestroy", lifetime);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        this.transform.Translate(0, 0, speed, Space.Self);
    }

    private void SelfDestroy()
    {
        Debug.Log("* 自毁 !");
        Object.Destroy(this.gameObject);
    }
}

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class FireLogic : MonoBehaviour
{
    // 对子弹 prefab 资源的引用
    public GameObject bulletPrefab;
    // 父子关系靠 Transform 维持，后面创建实例要找父级
    public Transform bulletFolder;
    // 出生点位置的指定
    public Transform firePoint;
    // 得到炮塔的旋转角度
    public Transform cannon;
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            TestFire();
        }
    }

    private void TestFire()
    {
        Debug.Log("* 创建子弹的实例 ..");
        GameObject node = Object.Instantiate(bulletPrefab, bulletFolder);
        node.transform.position = this.firePoint.position; //Vector3.zero;
        node.transform.localEulerAngles = this.cannon.eulerAngles; //Vector3.zero;
        // node.transform.rotation = this.cannon.rotation;

        // 指定初始飞行速度
        BulletLogic script = node.GetComponent<BulletLogic>();
        script.speed = 0.5f;

        script.maxDistance = script.speed * 10;
    }
}

注：

• Destroy( this ) 这样写是错误的，我们要销毁物体，而不是组件
• Destroy( ) 不会立即执行，而是在本轮 Update 之后才执行

（四）练习：火控参数&按键控制

练习1：火控参数的完善

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class FireLogic : MonoBehaviour
{
    // 对子弹 prefab 资源的引用
    public GameObject bulletPrefab;
    // 父子关系靠 Transform 维持，后面创建实例要找父级
    public Transform bulletFolder;
    // 出生点位置的指定
    public Transform firePoint;
    // 得到炮塔的旋转角度
    public Transform cannon;
    // 实现火控参数的动态管理
    public float bulletSpeed;
    public float bulletLifetime;
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            TestFire();
        }
    }

    private void TestFire()
    {
        Debug.Log("* 创建子弹的实例 ..");
        GameObject node = Object.Instantiate(bulletPrefab, bulletFolder);
        node.transform.position = this.firePoint.position; //Vector3.zero;
        node.transform.localEulerAngles = this.cannon.eulerAngles; //Vector3.zero;
        // node.transform.rotation = this.cannon.rotation;

        // 指定初始飞行速度
        BulletLogic script = node.GetComponent<BulletLogic>();
        script.speed = this.bulletSpeed;
        script.maxDistance = script.speed * this.bulletLifetime;
    }
}

练习2：添加按键控制，旋转炮塔方向
官方文档：https://docs.unity.cn/cn/2022.3/ScriptReference/Transform-localEulerAngles.html，不建议使用rotate

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class FireLogic : MonoBehaviour
{
    // 对子弹 prefab 资源的引用
    public GameObject bulletPrefab;
    // 父子关系靠 Transform 维持，后面创建实例要找父级
    [Tooltip("子弹节点管理")]
    public Transform bulletFolder;
    [Tooltip("子弹出生点")]
    public Transform firePoint;
    // 得到炮塔的旋转角度
    [Tooltip("炮塔")]
    public Transform cannon;
    // 实现火控参数的动态管理
    [Tooltip("子弹飞行速度")]
    public float bulletSpeed;
    [Tooltip("子弹飞行时长")]
    public float bulletLifetime;
    // 实现连发 + 方向控制
    [Tooltip("子弹发射间隔")]
    public float bulletInterval;
    [Tooltip("炮塔转速")]
    public float rotateSpeed;

    // 当前转角
    private Vector3 m_eulerAngles;

    void Start()
    {
        StartFire();
    }

    void Update()
    {
        float delta = rotateSpeed * Time.deltaTime;

        // 左右是绕 y 轴旋转，上下是绕 x 轴旋转（上左负）
        if(Input.GetKey(KeyCode.A))
        {
            //左转
            if (m_eulerAngles.y > -75)
                m_eulerAngles.y -= delta;
        }
        if(Input.GetKey(KeyCode.D))
        {
            //右转
            if (m_eulerAngles.y < 75)
                m_eulerAngles.y += delta;
        }
        if(Input.GetKey(KeyCode.W))
        {
            //上转
            if(m_eulerAngles.x > -60)
                m_eulerAngles.x -= delta;
        }
        if(Input.GetKey(KeyCode.S))
        {
            if(m_eulerAngles.x < 10)
                m_eulerAngles.x += delta;
        }

        cannon.transform.localEulerAngles = m_eulerAngles;
    }

    private void TestFire()
    {
        // 指定父节点
        GameObject node = Object.Instantiate(bulletPrefab, bulletFolder);
        // 指定出生点
        node.transform.position = this.firePoint.position; 
        // 与炮塔角度一致
        node.transform.localEulerAngles = this.cannon.eulerAngles; 
        
        // 指定初始飞行速度
        BulletLogic script = node.GetComponent<BulletLogic>();
        script.speed = this.bulletSpeed;
        script.maxDistance = script.speed * this.bulletLifetime;
    }

    // 开火
    public void StartFire()
    {
        if(!IsInvoking("TestFire"))
        {
            InvokeRepeating("TestFire", bulletInterval, bulletInterval);
        }
    }
    public void StopFire()
    {
        CancelInvoke("TestFire");
    }
}

三、物理系统

（一）物理系统

1. 物理系统 Physics，即由物理规律起作用的系统，确切的说，是牛顿运动定律（力、质量、速度）
   演示：布置一个场景，添加 ‘地面’，‘苹果’，运行游戏，‘苹果’ 悬空，这很不牛顿！

2. 刚体组件 Rigidbody，物理学中的物体，当添加 Rigidbody 后，由 物理引擎负责刚体运动（物理引擎会根据它的质量、力、速度之间的关系自动做出运算，使其运动）

给 ‘苹果’ 添加一个 Rigidbody 组件：Physics | Rigidbody，运行游戏

（二）物理碰撞

物理系统，不仅接管了刚体的运动，也接管了碰撞。
碰撞体 Collider，描述了物体的碰撞范围。其中 Box Collider 长方碰撞体、Sphere Collider 球形碰撞体



绿框与绿框相碰，会被物理引擎捕捉到

（三）反射与摩擦

钢铁的反弹与摩擦，也归物理系统负责。
演示：

• 新建 Physical Material，添加给小球
  
  
• 设置 Friction、Bounciness
• 观察小球的反弹
  

四、碰撞检测

（一）运动学刚体

运动学刚体 Kinematic，即质量为 0 的刚体。由于质量为 0，所以此刚体不受牛顿约束。

此时，需要使用脚本使运动

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class SimpleLogic : MonoBehaviour
{
    public Vector3 speed;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        this.transform.Translate(speed * Time.deltaTime, Space.Self);
    }
}

（二）碰撞检测

对于运动学刚体，也支持碰撞检测。由 物理引擎 负责检测。

演示：

1. 勾上 Rigidbody | Is Kinematic、Collider | Is Trigger（触发器）
2. 挂一个脚本，添加消息函数

void OnTriggerEnter(Collider other){}

其中，Collider other 对方碰撞体、other.gameObject 对方节点、other.name 对方节点的名字

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class SimpleLogic : MonoBehaviour
{
    public Vector3 speed;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        this.transform.Translate(speed * Time.deltaTime, Space.Self);
    }

    private void OnTriggerEnter(Collider other)
    {
        Debug.Log("* 发生了碰撞，other=" + other.name);
    }
}

注：

1. 物理引擎 只负责探测 ( Trigger ) ，不会阻止物体或者反弹
2. 物体引擎 计算的是 Collider 之间的碰撞，和物体自身形状无关
3. 当检测到碰撞时，会调用 当前节点脚本中的 OnTriggerEnter 消息

（三）碰撞体的编辑

碰撞体 Collider 的形状，规定了碰撞的边界。其形状是可以编辑的：

• Box Collider 盒形：
  Center 中心位置，相当于物体的轴心点；Size 长宽高。点 Edit Collider，可以直接编辑绿色框。
• Sphere Collider 球形：
  Center 中心位置，相当于物体的轴心点；Radius 半径大小。点 Edit Collider，可以直接编辑绿色框。

练习：添加子弹物体

1. 检查原先有没有碰撞体，如果有，则先移除
2. 根据体型，选择合适形状的碰撞体：此处，添加一个 Box Collider
3. 编辑碰撞体，调整边界：一般无需调整，Unity会自动创建合适的尺寸
   

另：碰撞体的范围，不用太精确，大致覆盖物体即可

（四）练习：击毁目标

练习：发射一发子弹，击毁目标

1. 运动学刚体设置 Rigidbody | Is Kinematic
2. 触发器模式设置 Collider | Is Trigger
3. 消息函数 void OnTriggerEnter()

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class BulletLogicDistruct : MonoBehaviour
{
    public Vector3 speed;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        this.transform.Translate(speed * Time.deltaTime, Space.Self);
    }

    private void OnTriggerEnter(Collider other)
    {
        if(other.name.Equals("目标"))
        {
            Debug.Log("* 子弹发生碰撞，other=" + other.name);
            Object.Destroy(other.gameObject);
            Object.Destroy(this.gameObject);
        }
    }
}

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MainLogic : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        Application.targetFrameRate = 60;
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        
    }
}

另：碰撞的双方，只需一方设置为运动学刚体即可

五、游戏项目实战 — 射击小游戏

制作一个射击游戏
海空背景、玩家、子弹（无限数量）、怪兽（蛇皮走位，无限数量）、子弹特效（爆炸特效）、背景音乐

（1） 添加两个角色（预制体）：玩家、敌人

（2）天空盒 Skybox，即游戏的背景
Windows | Rendering | Lighting，光照设置 —> Environment | Skybox Material，天空盒材质

调整摄像头视角

（3） 子弹和碰撞
添加子弹、子弹脚本、碰撞检测。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class LiBulletLogic : MonoBehaviour
{
    [Tooltip("子弹飞行速度")]
    public float speed = 1;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        transform.Translate(0, 0, speed * Time.deltaTime, Space.Self);
    }
}

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class LiBulletLogic : MonoBehaviour
{
    [Tooltip("子弹飞行速度")]
    public float speed = 1;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        transform.Translate(0, 0, speed * Time.deltaTime, Space.Self);
    }

    private void OnTriggerEnter(Collider other)
    {
        Debug.Log("* 子弹碰撞，other=" + other.name);
    }
}

注：

1. 怪兽是一个空物体，其碰撞体要手动编辑
   

2. 主控脚本中帧率的设置（让CPU压力小一点）
   

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class LiMainLogic : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        Application.targetFrameRate = 60;
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        
    }
}

（4）连续发射

1. 子弹

• 增加自毁时间 lifetime
• 把子弹做成 prefab

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class LiBulletLogic : MonoBehaviour
{
    [Tooltip("子弹飞行速度")]
    public float speed = 1;
    [Tooltip("子弹生命时长")]
    public float lifetime = 3;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        Invoke("SelfDestroy", lifetime);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        transform.Translate(0, 0, speed * Time.deltaTime, Space.Self);
    }

    private void OnTriggerEnter(Collider other)
    {
        Debug.Log("* 子弹碰撞，other=" + other.name);

        if (!other.name.StartsWith("怪兽")) return;

        Destroy(this.gameObject);
        Destroy(other.gameObject);
    }

    private void SelfDestroy()
    {
        Object.Destroy(this.gameObject);
    }
}

2. 玩家

• 定义发射点 fire point
• 定义子弹目录 bullet folder
• 使用定时器，子弹连发

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class LiPlayerLogic : MonoBehaviour
{
    [Tooltip("子弹节点的预制体")]
    public GameObject bulletPrefab;
    [Tooltip("子弹节点的父节点")]
    public Transform bulletFolder;
    [Tooltip("子弹出生点")]
    public Transform firePoint;
    [Tooltip("开火间隔")]
    public float fireInterval = 0.5f;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        InvokeRepeating("Fire", fireInterval, fireInterval);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        
    }

    private void Fire()
    {
        // 实例化一个子弹节点
        GameObject node = Instantiate(bulletPrefab, bulletFolder);
        // 调整子弹发射点位置
        node.transform.position = firePoint.position;
    }
}

（5）按键控制：添加按键控制，让玩家左右移动

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Data.SqlTypes;
using UnityEngine;

public class LiPlayerLogic : MonoBehaviour
{
    [Tooltip("子弹节点的预制体")]
    public GameObject bulletPrefab;
    [Tooltip("子弹节点的父节点")]
    public Transform bulletFolder;
    [Tooltip("子弹出生点")]
    public Transform firePoint;
    [Tooltip("开火间隔")]
    public float fireInterval = 0.5f;
    [Tooltip("平移速度")]
    public float moveSpeed = 0.3f;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        InvokeRepeating("Fire", fireInterval, fireInterval);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        float dx = 0;

        if (Input.GetKey(KeyCode.A))
            dx = -moveSpeed;
        if (Input.GetKey(KeyCode.D))
            dx = moveSpeed;

        this.transform.Translate(dx, 0, 0, Space.Self);
    }

    private void Fire()
    {
        // 实例化一个子弹节点
        GameObject node = Instantiate(bulletPrefab, bulletFolder);
        // 把子弹移动到出生点位置
        node.transform.position = firePoint.position;
    }
}

（6）怪兽控制：给怪兽添加脚本 EnemyLogic

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class LiEnemyLogic : MonoBehaviour
{
    [Tooltip("前进速度")]
    public float zSpeed = 10;
    // 横移速度
    float xSpeed = 0;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        // 每秒改变一次横移速度
        InvokeRepeating("SnakeMove", 1f, 1f);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        float dz = zSpeed * Time.deltaTime;
        float dx = xSpeed * Time.deltaTime;

        this.transform.Translate(dx, 0 , dz, Space.Self);
    }

    // 蛇皮走位
    void SnakeMove()
    {
        // 4 种速度选项
        float[] options = { -10, -5, 5, 10 };
        int sel = Random.Range(0, options.Length);
        xSpeed = options[sel];
    }
}

（7）怪兽生成器：定时生成怪兽（实质还是预制体创建实例的技术）

更新预制体的资源，隐藏怪兽

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class LiEnemyCreator : MonoBehaviour
{
    public GameObject enemyPrefab;

    public float interval = 1;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        InvokeRepeating("CreateEnemy", 0.1f, interval);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        
    }

    private void CreateEnemy()
    {
        GameObject node = Instantiate(enemyPrefab, this.transform);
        node.transform.position = this.transform.position;
        // 把怪兽的投头转过来
        node.transform.localEulerAngles = new Vector3(0, 180, 0);
        // 出生之后，不要在原点呆着，而是左右偏一个位置，防止被立即击毙
        float dx = Random.Range(-30, 30);
        node.transform.Translate(dx, 0, 0, Space.Self);
    }
}

（8）子弹特效：添加子弹特效，粒子特效 Particle System。

注意，修改之后要应用 Prefab

（9）爆炸特效 ：在击中目标时，创建特效节点

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class LiBulletLogic : MonoBehaviour
{
    [Tooltip("子弹飞行速度")]
    public float speed = 25;
    [Tooltip("子弹生命时长")]
    public float lifetime = 3;
    [Tooltip("爆炸粒子特效的Prefab")]
    public GameObject explosionEffect;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        Invoke("SelfDestroy", lifetime);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        transform.Translate(0, 0, speed * Time.deltaTime, Space.Self);
    }

    private void OnTriggerEnter(Collider other)
    {
        Debug.Log("* 子弹碰撞，other=" + other.name);

        if (!other.name.StartsWith("怪兽")) return;

        Destroy(this.gameObject);
        Destroy(other.gameObject);

        // 创建一个粒子特效，表现爆炸的效果
        GameObject effectNode = Instantiate(explosionEffect, null);
        effectNode.transform.position = this.transform.position;
        // 当粒子特效播放完，会自己销毁
    }

    private void SelfDestroy()
    {
        Object.Destroy(this.gameObject);
    }
}

最后再设置一下音乐