Unity基础-范围检测
Unity基础-范围检测
七、范围检测
概述
范围检测（Overlap Detection）是Unity物理系统中的一种常用技术，用于在不产生实际物理碰撞或不依赖刚体的情况下，判断指定区域内是否存在或有哪些碰撞器。它常用于游戏中瞬时的攻击范围判断、技能效果判定、区域触发等场景，例如：
- 玩家在前方5米处释放一个范围，检测此范围内的对象是否受到伤害。
- 玩家攻击，在前方1米圆形范围内检测对象是否受到伤害。
- 类似这种并没有实体物体，只是想检测在指定某一范围是否让敌方受到伤害时便可以使用。
简而言之，在指定位置进行范围判断，我们可以得到处于指定范围内的对象，目的是对这些对象进行处理（比如受伤、减血等）。
必备条件与注意点
- 必备条件：想要被范围检测到的对象，必须具备碰撞器（Collider）！
- 注意点：
- 范围检测相关API是瞬时的，只有当执行该代码时才进行一次范围检测。
- 范围检测相关API并不会真正产生一个碰撞器，它仅仅是进行碰撞判断计算。
层级 (LayerMask)
在进行范围检测时，我们通常需要检测指定层级（Layer）上的物体，以避免检测到不相关的对象，提高效率和精确性。Unity使用位运算来表示层级信息。
- 通过名字得到层级编号：
LayerMask.NameToLayer("LayerName") - 层级编号是0~31，刚好32位，是一个
int数。 - 每一个编号都代表二进制的一位。通过将1左移对应层级编号，可以得到该层级的二进制表示。
0层：1 << 0→0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001(= 1)1层：1 << 1→0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010(= 2)2层：1 << 2→0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100(= 4)3层：1 << 3→0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000(= 8)4层：1 << 4→0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000(= 16)- …
- 好处：一个
int就可以表示所有想要检测的层级信息。我们可以通过位运算来选择想要检测的层级。- 检测单层：
1 << LayerMask.NameToLayer("Default") - 检测多层：
(1 << LayerMask.NameToLayer("Layer1")) | (1 << LayerMask.NameToLayer("Layer2")) - 检测所有层（默认）：不传入层级参数，或传入
-1。
- 检测单层：
范围检测API
Unity Physics 类提供了一系列范围检测的API。它们通常分为两类：
- 直接返回
Collider[]数组的方法（有GC开销）：例如Physics.OverlapBox，每次调用会创建一个新的数组。 - 非分配式方法（NonAlloc，无GC开销）：例如
Physics.OverlapBoxNonAlloc，需要传入一个预先分配好的Collider[]数组来存储结果，推荐在频繁调用时使用。
1. 盒形范围检测 (Box Overlap)
在指定的一个立方体范围内检测所有碰撞体。
-
Physics.OverlapBox(center, halfExtents, orientation, layerMask)center：立方体的中心点（世界坐标）。halfExtents：立方体各边一半的长度（Vector3）。orientation：立方体的旋转（Quaternion）。layerMask：可选参数，要检测的层级（int）。- 返回值：
Collider[]数组，包含在该范围内的所有碰撞器。
-
Physics.OverlapBoxNonAlloc(center, halfExtents, results, orientation, layerMask)results：预先分配好的Collider[]数组，用于存储检测结果。- 返回值：
int，表示实际检测到的碰撞器数量。
示例代码：
// 声明一个Collider数组用于NonAlloc方法
Collider[] boxColliders = new Collider[10];
// 使用OverlapBox（会产生GC）
Collider[] detectedColliders = Physics.OverlapBox(transform.position + Vector3.forward * 1, Vector3.one / 2, Quaternion.identity, 1 << LayerMask.NameToLayer("Default"));
if (detectedColliders.Length > 0)
{
Debug.Log($"OverlapBox检测到 {detectedColliders.Length} 个碰撞体。");
}
// 使用OverlapBoxNonAlloc（无GC）
int numColliders = Physics.OverlapBoxNonAlloc(transform.position + Vector3.forward * 1, Vector3.one / 2, boxColliders, Quaternion.identity, 1 << LayerMask.NameToLayer("Default"));
if (numColliders > 0)
{
Debug.Log($"OverlapBoxNonAlloc检测到 {numColliders} 个碰撞体。");
for (int i = 0; i < numColliders; i++)
{
Debug.Log($" - {boxColliders[i].name}");
}
}
2. 球形范围检测 (Sphere Overlap)
在指定的一个球形范围内检测所有碰撞体。
-
Physics.OverlapSphere(position, radius, layerMask)position：球体的中心点（世界坐标）。radius：球体的半径。layerMask：可选参数，要检测的层级（int）。- 返回值：
Collider[]数组，包含在该范围内的所有碰撞器。
-
Physics.OverlapSphereNonAlloc(position, radius, results, layerMask)results：预先分配好的Collider[]数组。- 返回值：
int，表示实际检测到的碰撞器数量。
示例代码：
// 声明一个Collider数组用于NonAlloc方法
Collider[] sphereColliders = new Collider[10];
// 使用OverlapSphere（会产生GC）
Collider[] detectedSphereColliders = Physics.OverlapSphere(transform.position + Vector3.down * 1, 10f, 1 << LayerMask.NameToLayer("Default"));
if (detectedSphereColliders.Length > 0)
{
Debug.Log($"OverlapSphere检测到 {detectedSphereColliders.Length} 个碰撞体。");
}
// 使用OverlapSphereNonAlloc（无GC）
int numSphereColliders = Physics.OverlapSphereNonAlloc(transform.position + Vector3.down * 1, 10f, sphereColliders, 1 << LayerMask.NameToLayer("Default"));
if (numSphereColliders > 0)
{
Debug.Log($"OverlapSphereNonAlloc检测到 {numSphereColliders} 个碰撞体。");
for (int i = 0; i < numSphereColliders; i++)
{
Debug.Log($" - {sphereColliders[i].name}");
}
}
3. 胶囊范围检测 (Capsule Overlap)
在指定的一个胶囊体范围内检测所有碰撞体。
-
Physics.OverlapCapsule(point1, point2, radius, layerMask)point1：胶囊体底部半球的中心点（世界坐标）。point2：胶囊体顶部半球的中心点（世界坐标）。radius：胶囊体的半径。layerMask：可选参数，要检测的层级（int）。- 返回值：
Collider[]数组，包含在该范围内的所有碰撞器。
-
Physics.OverlapCapsuleNonAlloc(point1, point2, radius, results, layerMask)results：预先分配好的Collider[]数组。- 返回值：
int，表示实际检测到的碰撞器数量。
示例代码：
// 声明一个Collider数组用于NonAlloc方法
Collider[] capsuleColliders = new Collider[10];
// 使用OverlapCapsule（会产生GC）
Collider[] detectedCapsuleColliders = Physics.OverlapCapsule(transform.position, transform.position + Vector3.forward * 5, 0.5f, 1 << LayerMask.NameToLayer("Default"));
if (detectedCapsuleColliders.Length > 0)
{
Debug.Log($"OverlapCapsule检测到 {detectedCapsuleColliders.Length} 个碰撞体。");
}
// 使用OverlapCapsuleNonAlloc（无GC）
int numCapsuleColliders = Physics.OverlapCapsuleNonAlloc(transform.position, transform.position + Vector3.forward * 5, 0.5f, capsuleColliders, 1 << LayerMask.NameToLayer("Default"));
if (numCapsuleColliders > 0)
{
Debug.Log($"OverlapCapsuleNonAlloc检测到 {numCapsuleColliders} 个碰撞体。");
for (int i = 0; i < numCapsuleColliders; i++)
{
Debug.Log($" - {capsuleColliders[i].name}");
}
}
实际应用示例：WASD移动与多类型范围检测
这个示例提供一个PlayController脚本，用于控制一个游戏对象的移动，并实现三种不同形状的碰撞范围检测：盒形、胶囊体和球形。移动通过Transform.Translate实现，碰撞检测则利用Unity的Physics.Overlap系列方法。
核心思想：
- WASD 移动控制：通过获取水平和垂直输入，使用
Transform.Translate方法实现游戏对象的移动。 - 多种碰撞检测：
Physics.OverlapBox：用于检测一个指定盒子范围内的所有碰撞体。Physics.OverlapCapsule：用于检测一个指定胶囊体范围内的所有碰撞体。Physics.OverlapSphere：用于检测一个指定球形范围内的所有碰撞体。
- LayerMask (层掩码)：用于过滤碰撞检测，只检测指定层上的对象，提高效率和精度。
代码实现 (PlayController.cs)
点击展开/折叠 PlayController.cs 代码using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class PlayController : MonoBehaviour
{
// 用于存储移动向量
private Vector3 movement;
// 移动速度，可在Inspector面板中调整
public float moveSpeed = 2f;
// 用于存储碰撞检测结果的Collider数组，预设大小为10个，避免频繁GC
private Collider[] colliders = new Collider[10];
// Update是MonoBehaviour的生命周期函数，每帧调用一次
void Update()
{
// 处理对象的移动逻辑
HandleMovement();
// 处理对象的碰撞检测逻辑
HandleOverLap();
}
/// 使用建议
- 性能优化：在频繁进行范围检测的场景，优先使用
NonAlloc系列方法（如OverlapBoxNonAlloc），以避免每次调用都产生新的Collider[]数组，从而减少GC（垃圾回收）开销。 - 精确控制：善用
LayerMask参数来精确控制只检测特定层级的对象，提高检测效率和准确性。 - 调试可视化：在开发过程中，可以使用
Debug.DrawBox、Debug.DrawLine等方法来可视化检测范围，帮助理解和调试。 - 触发器设置：范围检测通常用于获取范围内的对象信息，而不是模拟物理碰撞。确保被检测对象上的碰撞器如果设置为
Is Trigger，则它们不会产生物理交互。