机械拆装-基于Unity-本地数据持久化

目录

1. 数据结构简介：数据的集合

  1.1 线性数据结构

  1.2 非线性数据结构

2. 对数据集合的操作：

3. 数据持久化

   3.1 数据的序列化存储

   3.2 JSON文件硬盘存储

   3.2.1 Json文件允许存储的数据类型

    3.2.2 Json文件的语法格式

  3.2.3 Json文件的读取

3.2.4 Json文件的反序列化

3.2.5 Json文件的序列化写入

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  在场景运行过程中，会产生大量的数据，有些数据在场景切换或者游戏重启时需要一直保持，不能被销毁或者初始化，因此需要将数据保存在本地或服务器的硬盘中。比如游戏场景中，人物获取的财富、背包等数据；比如在拆装场景中，装配零件的编号、名称、3D模型等信息。

  我们在存储数据的过程中，需要一定的结构或格式，以方便对数据进行遍历和编辑。大部分程序语言定义的数据结构都有具体的类型定义，不过这里不展开分析数据结构，仅举例在实际项目中对数据进行持久化管理的方法和代码。

1. 数据结构简介：数据的集合

  数据结构基本分为两大类——线性、非线性数据结构

  1.1 线性数据结构

  主要有：数组（一维、多维）、线性表（顺序表、链表）、栈、队列、串、数组、文件。

  以线性表为例，其逻辑结构是n个数据元素的有限序列，所有数据元素曾线性关系，有唯一的“第一个”和“最后一个”数据元素，并且除“第一个”和“最后一个”数据元素外，每个元素有且只有一个前驱元素和一个后继元素。我们常用的List列表就是典型的线性表。

  

  1.2 非线性数据结构

  主要有：散列表（哈希表）、树、图。

  以哈希表为例，其存储数据的基本思想就是以结点的关键字为自变量，通过一定的函数关系（散列函数）计算出对应的函数值，以这个值作为该节点存储在散列表中的地址。哈希表使用节点关键字对应存储地址，查询效率高，并且可以由自己设定的函数关系来指定内存的存放规律。

2. 对数据集合的操作：

  不管是哪种数据类型，对于数据的操作需要基本有编辑（增、减、修改）、排序、统计、遍历等，操作算法比较著名的有冒泡、二分法、希尔、递归等。

  落地到unity的实际项目中，可以使用不同函数对不同类型的数据操作。比如最常见的列表List<T>，字典Dictionary<T, T>，常见的操作有读取数据、排序、新增数据、修改数据等，可以参考Unity开发之C#基础-列表（List）_unity list-CSDN博客 描述了对于List列表的常用操作。

3. 数据持久化

  以上介绍了数据的几种方式，那么如何将这些数据保存下来，而不随着场景切换和游戏的重启而消亡。目前常用的数据存储方式有：数据序列化存储内存存储、XML文件存储、JSON文件存储、数据库存储等多种形式。以下举例两种轻量化数据持久化方式：数据序列化存储、Json文本文件硬盘存储。

   3.1 数据的序列化存储

  使用System.Serializable属性序列化某个类的实例，让它可以被保存并能够在Inspector窗口中可视化和编辑，方便配置其属性，如图1所示（仅为示例，实际使用时请用英文字符作为变量名）。当数据或数据类型较多时，还可以嵌套使用，例如编写一个数据管理类来管理所有的数据实例，如图2所示。

    

  实现方法：

  （1）建立需要被保存的数据类，如果此数据项目较多，还可以使用CreateAssetMenu属性将这些数据列表放到菜单中，以方便反复建立。

  例如装配零件的功能，包括主轴、副轴、换挡拨叉、活塞曲柄等子装配体以及总体装配等多个装配模块，都需要记录零件的信息，那么就可以将零件信息作为一个数据类，然后建立列表管理零件信息，最后将列表建立在菜单中。代码如下：

using System;//需要调用
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;[Serializable]
//文件序列化
public class PartData
{//零件的信息类public int PartNo;public int AsblOrder;public String PartName;public GameObject PartObject;
}
[CreateAssetMenu(fileName = "PartData", menuName = "TangXiaoMo/PartData", order = 1)]
//将零件列表的创建放到菜单中，方便随时创建
public class PartDataConfig : ScriptableObject
{//零件的列表，记录所有零件的信息public int SceneNo;public List<PartData> PartList;
}

  （2）建立零件列表List<PartData>

   保存上面的代码后，我们在Assets随意位置都能创建零件的信息列表，如图所示：

  

  在这个零件列表文件中，可以在它的Inspector中配置我们所需要的零件信息。

  

  （3）数据修改及取用

   简单的方法，先定义一个公共的PartDataConfig变量，以便于在面板中拖入相应的数据文件：

public PartDataConfig _config;

  数据调用的方法如下，新建一个TestItem.cs文档：

public class TestItem : MonoBehaviour
{public PartDataConfig _config;private PartData _partData;void Start(){for (int i = 0; i < _config.PartList.Count; i++){//查询所有的零件名_partData = _config.PartList[i];Debug.Log(_config.PartList[i].PartName);}}
}

运行结果：

  数据修改的方法——对于列表中的数据直接赋值，代码举例如下：按K键修改主轴的装配顺序：

    void Update(){//修改数据if (Input.GetKeyDown(KeyCode.K))_config.PartList[0].AsblOrder = 10;//将装配顺序修改为10}

   3.2 JSON文件硬盘存储

  *.json文件是一种轻量级的数据交换格式，可以在多种编程语言中解析和使用，具有很强的可操作性。

   3.2.1 Json文件允许存储的数据类型

    数字型：short,int,long,float,double

    字符串："abc"、"你好"、'abc'

    布尔：true false

    空类型：null

    数组、列表：[1,2,3]

    键值对：{"key1":{"id":01}} 

    3.2.2 Json文件的语法格式

    json文件以“键-值”对的形式存储，“键”和“值”之间使用冒号分隔；

    “键-值”对之间使用逗号分隔（最后一个“键-值”对后面不能写逗号）；

    大括号{ }用于保存一个数据对象，支持大括号{ }嵌套；

    例如：

{"PartNo": 0,"AsblOrder": 0,"PartName": "01_主轴","PartPath": "PartPrefabs/01_主轴"
}

    如果要存储多个数据，例如前文中存储的多个零件信息的列表，也可以在Json文件中存为数组形式，用方括号[ ]包含，作为一个“值”，如：

{"partListID": 0,"partListName": "主轴零件","PartList": [{"PartNo": 0,"AsblOrder": 0,"PartName": "主轴","PartPath": "PartPrefabs/00_主轴"},{"PartNo": 1,"AsblOrder": 1,"PartName": "左1轴承","PartPath": "PartPrefabs/01_左1轴承"}]
}

    可以将上面的文字写在记事本中，后缀名保存为*.json，并且需保存为UFT-8格式编码

  3.2.3 Json文件的读取

  使用File.ReadAllText读取硬盘上的Json文件。将上面保存的Json文件命名为PartDataList.json，保存在Assets/StreamingAssets文件夹下，读取代码如下：

    // Json数据的读取void Start(){string str = System.IO.File.ReadAllText(Application.streamingAssetsPath + "/PartDataList.json");Debug.Log(str);}

    这里使用数据流函数Application设置硬盘读取路径，有以下几种类型的路径（windows系统、IOS和安卓系统的文件夹路径各不相同）：

1. Application.dataPath               存储在Assets文件夹下(相对路径)
2. Application.streamingAssetsPath    存储在Assets/StreamingAssets下(相对路径)
3. Application.persistentDataPath     存储在C盘本地持久化存储路径（可读可写）
4. Application.temporaryCachePath     存储在C盘临时路径temp

    在本例中使用Application.streamingAssetsPath为读取路径，因此将PartDataList.json文件存储在Assets/StreamingAssets文件夹下。这时读取的数据没有被序列化，因此就是json源文件：

3.2.4 Json文件的反序列化

    使用JsonUtility解析方法，可以将Json文件的数据进行“内存->硬盘”和“硬盘->内存”的序列化和反序列化，这样可以将上面读取的混乱的信息存入相应的数据类型中。

  例如上面的零件信息Json文件——PartDataList.json，如果要将它从硬盘读取到内存，需要先建立对应的数据类，以便于将数据按类型存储到内存中，代码如下：

[Serializable]
public class PartInfo
{//零件信息数据public int PartNo;public int AsblOrder;public string PartName;public string PartPath;
}public class PartDataList
{//Json数据类public int partListID;public string partListName;public List<PartInfo> PartList;
}

   随后使用JsonUtility.FromJson<>将读取的字符串数据反序列化，并存入相应的数据类型中，代码如下：

public class TestGetJson : MonoBehaviour
{// 从Json文件中获取数据，并反序列化void Start(){string str;str = System.IO.File.ReadAllText(Application.streamingAssetsPath + "/PartDataList.json");PartDataList jsonData = JsonUtility.FromJson<PartDataList>(str);}
}

  在代码中打断点查看内存数据存储情况，从运行结果中可以看到，已将相应的int、string和List类型存入相应内存区域中：

3.2.5 Json文件的序列化写入

  可以使用JsonUtility方法在硬盘上新建一个Json文件，并存储上述的零件信息。代码如下：

//1. 先定义和序列化需要存储的数据类型
[Serializable]  //数据内容必须经过序列化才能使用JsonUtility.ToJson，否则不能完全显示
public class TestData
{//按照Json中的数据格式定义的数据类public int PartNo;      //零件号public int AsblOrder;   //装配顺序public string PartName; //零件名称public string PartPath; //零件模型的存放地址
}//2. 定义一个数据类，用于存放Json数据
public class TestJsonData
{public string name;  public List<TestData> dataList;public TestData data;}
//3. 使用JsonUtility写入Json文件
public class TestWriteJson : MonoBehaviour
{void Start(){string str;var testJson = new TestJsonData();  //新建一个数据对象testJson.name = "主轴零件列表";      //并初始化所有变量testJson.data = null;testJson.dataList = new List<TestData>(){new TestData(){PartNo = 0,AsblOrder = 1,PartName = "主轴",PartPath = "PartPrefabs/00_主轴"}};//使用JsonUtility.ToJson序列化以上对象，并返回一个字符串str = JsonUtility.ToJson(testJson);//文件写入一个新的Json文件-writeToJson.jsonFile.WriteAllText(Application.streamingAssetsPath+"/writeToJson.json",str);}}

  运行结果是在Assets/StreamingAssets文件夹下新建了一个writeToJson.json文件，文件内容如下。可以看到，虽然在初始化时，data变量赋值为null,但在实际运行时还是默认被赋了初值。

{"name":"主轴零件列表","dataList":[{"PartNo":0,"AsblOrder":1,"PartName":"主轴","PartPath":"PartPrefabs/00_主轴"}],"data":{"PartNo":0,"AsblOrder":0,"PartName":"","PartPath":""},"_private":1,"_protected":2}