基于Unity3D实现的牙医病人小游戏【100011407】

# 1 总体设计 ## 1）基本技术路线 运用面向对象的设计理念，设计了病人类，牙医类，候诊椅类，诊疗椅类等，通过对这些类的封装，创立各个类的对象，并调用类的成员函数。 ## 2）总体结构 软件总体结构如图 3-1 所示，包括：界面设计、算法设计、结果显示等。 界面设计方面包括使用 Unity3D 进行场景地图布置以及对病人和医生等人物建模，设置人物属性，设置地图属性等。 算法设计方面主要包括创建多线程进行多道缓冲区协同操作，利用信号量机制进行对临界资源的互斥同步访问。 结果显示方面主要包括界面实时参数显示和对实时数据进行保存。  图 3-1 软件总体结构图 ### Unity 的 Update 主线程 Loom 类（子线程对 UI 的操作放到主线程的处理队列中） ### 主控类（maincontrol） 候诊椅(chair)，病人(patient)，治疗椅各一个类，包含以下几个属性： 两种椅子被占有的 bool,病人主动占有椅子的 bool 候诊椅有一个列表，包含了未被占有的椅子的 GameObject 对象， 人物有一个列表，包含了占有椅子的人物的 GameObject 对象， 线程数组， 计时变量， 多种 mutex，lock，以及一个对诊断椅子的 semaphore 的专用信号量。 可重用的读写文件类 ## 3）模块功能及关系 主要分为病人线程模块、临界资源抢占模块、数据处理模块。 模块之间关系为临界资源抢占模块调用病人线程，线程模块用于临界资源的抢占模块，而数据处理模块是基于其他两个模块之上的。总的来说，各个模块之间互相影响，相辅相成。 具体模块见图 3-2。  图 3-2 功能模块图  ## 4）总体流程  图 3-3 总体流程 ## 5）线程创立 在 Update 里面调用 loom 类的函数可以保留子线程的操作到的消息处理队列中，然后主线程对队列的内容进行处理并且不会中断子线程的状态。 ```c Loom.RunAsync(() =>//子线程在里面写可以保持子线程状态 { if (allbeoccupied == true)//如果队列小于 5 证明有一个座位被占了 { //Debug.Log(onchairpersons.Count); //抢占开始 for (int i = 0; i < onchairpersons.Count; i++) { th[i] = new Thread(Refresh2);//线程创建 th[i].Start(i); //线程创建 if (timer1 > time1) { timer1 = 0;//计时器清零 } } } }); public void Refresh2(object o2) { temp = (int)o2; Loom.QueueOnMainThread((parama) =>//操作放到主线程队列，对 Action 进行加锁回调，所以可以返回到在主线程操作 UI { se.WaitOne();//信号量 P 操作 //Debug.Log(temp + "抢占成功" + Time.deltaTime); //Debug.Log(onchairpersons.Count + "shuliang"); if (onchairpersons.Count > 0)//onchairpersons.Count >-1&& { = onchairpersons[0]; //onchairpersons.RemoveAt(0); if (onchairpersons[0].GetComponent<person>().gettwo == false)//没走到 workchair 就走 onchairpersons[0].GetComponent<person>().walk2(); if (onchairpersons[0].transform.position == GameObject.Find("work_chair").transform.position) { onchairpersons[0].GetComponent<person>().gettwo = true; Debug.Log("到达了椅子"); //g = onchairpersons[0]; } if (onchairpersons[0].GetComponent<person>().gettwo == true && onchairpersons[0].GetComponent<person>().getthreed == false)//向死亡点走路之前的判断 { sleepcount += speed; //Debug.LogError(sleepcount); GameObject.Find("Canvas").GetComponent<Power>().mutex = true; if (sleepcount >100) { onchairpersons[0].GetComponent<person>().walk3(); if (onchairpersons[0].transform.position == GameObject.Find("death").transform.position) { Debug.Log("到达了终点"); onchairpersons[0].GetComponent<person>().getthreed = true; havedPer--; ch.Add(onchairs[0]);//空椅子 ++ onchairpersons.RemoveAt(0); onchairs.RemoveAt(0); per.RemoveAt(0); sleepcount = 0; } } } } else th[temp].Abort();//子线程中断 se.Release(1);//信号量 V 操作 }, null); ``` # 2 详细设计 ## 1)进程操作函数、原语、API #### 进程操作函数： ```c++ Loom.RunAsync(() =>//进程的状态保持进队列 { } Loom.QueueOnMainThread((parama) =>//对action进行加锁回调，在主线程的消息队列操作UI {}）; th[i] = new Thread(Refresh2);//子线程创建 th[i].Start(i); ``` 在 unity 中没有对话框，需要调用 win32API 进行弹出对话框的操作等。 ```c++ public class Messagebox { [DllImport("User32.dll", SetLastError = true, ThrowOnUnmappableChar = true, CharSet = CharSet.Auto)] public static extern int MessageBox(IntPtr handle, String message, String title, int type);} ``` ## 2）模块内部流程和实现算法 首先是多人对候诊椅的抢占，成功就可以更改状态为，失败继续找座位，人数超过座位数则加到等待队列中。然后再诊断椅状态位为未被使用的时候，所有在椅子上的人对诊断椅子进行抢占，抢占成功的执行走路函数，诊断结束释放后下一组人方可进行抢占。 实现算法：多线程抢占，抢占成功进行步行操作。 ```c++ Semaphore se = new Semaphore(1,1);//初始允许请求为1，最大请求为1 Loom.QueueOnMainThread((parama) => { se.WaitOne();//信号量P操作 if (onchairpersons.Count > 0)//onchairpersons.Count >-1&& { = onchairpersons[0]; //onchairpersons.RemoveAt(0); if (onchairpersons[0].GetComponent<person>().gettwo == false)//没走到候诊椅workchair就走 onchairpersons[0].GetComponent<person>().walk2();//走路函数 if (onchairpersons[0].transform.position == GameObject.Find("work_chair").transform.position) { onchairpersons[0].GetComponent<person>().gettwo = true; Debug.Log("到达了诊断椅"); } if (onchairpersons[0].GetComponent<person>().gettwo == true && onchairpersons[0].GetComponent<person>().getthreed == false) { sleepcount += speed; GameObject.Find("Canvas").GetComponent<Power>().mutex = true; if (sleepcount >100) { onchairpersons[0].GetComponent<person>().walk3(); if (onchairpersons[0].transform.position == GameObject.Find("death").transform.position) { Debug.Log("到达了终点"); onchairpersons[0].GetComponent<person>().getthreed = true; havedPer--;//人物个数 ch.Add(onchairs[0]);//空椅子++ onchairpersons.RemoveAt(0); onchairs.RemoveAt(0); per.RemoveAt(0); sleepcount = 0; } } } } else th[temp].Abort(); se.Release(1);//信号量V操作 }, null); ``` # 3 编码设计 ## 1）开发环境的设置和建立 Unity3D 开发环境，VS2017 环境，下载 unity 中专用 Visual Studio Tools for Unity ## 2）程序设计时要注意的事项 在 Unity 中，Update 是每一帧更新的，所以在这个里面设计的代码会被实时刷新到 UI，而且只有这一个入口函数，如果在此写线程代码则会提示：UI 操作只能在主线程调用。此时应该着重注意子线程调用主线程 UI 操作的问题。需要把对 UI 的操作，放到主线程得到 UI 消息处理队列中，进而让主线程去调用。 Awake 函数是在 Start 函数之前运行，也就是游戏的初始化的问题。每次重新加载场�