Unity之Serialized序列化：从原理到实践

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   Unity之Serialized序列化：从原理到实践       

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一、 引言


在Unity开发中，序列化（Serialization） 是贯穿整个开发流程的核心技术。无论是游戏对象的长期化存储、Inspector面板的变量显示，照旧跨平台数据交换，都离不开序列化的支持。对于编辑器扩展开发而言，深入明白序列化机制更是实现自界说工具和高效数据管理的关键。
为什么必要关注序列化？

• 数据长期化：保存玩家存档、配置数据、场景状态。
  
• Inspector交互：在编辑器中直观调整脚本参数。
  
• 跨平台兼容：通过标准格式（如JSON）实现不同平台间的数据交换。
  
• 性能优化：合理的序列化策略可淘汰内存占用和加载时间。
  

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二、什么是序列化？


序列化是将对象转换为可存储或传输的格式（如二进制、JSON等）的过程，使得数据能在不同系统或平台间共享。反向的反序列化则是将这些格式数据还原为原始对象的过程。
在Unity中，序列化的典型场景包括：

• 场景文件：将游戏对象条理布局和组件数据保存为.unity文件
  
• Prefab：保存预设对象的模板
  
• Inspector面板：显示并修改脚本的序列化字段
  
• 数据长期化：存档、配置文件或网络通信
  

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三、Unity游戏对象的序列化


游戏对象与组件的自动序列化
Unity的GameObject和Component（如Transform、Renderer等）默认支持序列化。其数据保存在场景或Prefab文件中，包括层级关系、组件属性等。
场景文件示例
打开一个.unity场景文件，可以看到类似以下布局的序列化数据：

1. --- !u!1 &12345
2. GameObject:
3.   m_Name: Player
4.   m_Component:
5.   - component: {fileID: 123456}
6. --- !u!4 &123456
7. Transform:
8.   m_LocalPosition: {x: 0, y: 0, z: 0}
9.   m_LocalRotation: {x: 0, y: 0, z: 0, w: 1}

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序列化的限制
并非所有类型都能被Unity自动序列化。以下环境会导致字段不被序列化：

• 静态字段（static）
  
• 非继承自UnityEngine.Object的类引用
  
• 标志为[NonSerialized]的字段
  
• 属性（Properties）：仅支持字段序列化。
  
• 未标志的私有字段：需使用[SerializeField]。
  
• 某些引用类型：如Dictionary（需自界说序列化）。
  

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四、脚本变量的序列化


通过特性标志，开发者可以控制脚本中哪些字段必要序列化并在Inspector中显示。 1、 [SerializeField]：私有字段的序列化


Unity默认只会序列化public字段。若需序列化私有或受掩护字段，可使用[SerializeField]。

1. public class Player : MonoBehaviour {
2.     [SerializeField]
3.     private int health = 100;  // Inspector中可见
4. }

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2、 [System.Serializable]：自界说类的序列化


自界说类或布局体需添加[System.Serializable]属性，才能在Inspector中显示或被Unity序列化。

1. [System.Serializable]
2. public class Weapon {
3.     public string name;
4.     public int damage;
5. }
7. public class Inventory : MonoBehaviour {
8.     public List<Weapon> weapons;  // 列表中每个Weapon属性都可在Inspector编辑
9. }

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✅ 最佳实践
克制过分序列化：仅序列化须要数据以淘汰内存开销
版本兼容性：修改序列化类时注意向后兼容性（如添加新字段不影响旧数据）

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五、ScriptableObject序列化


ScriptableObject是Unity提供的一个功能强盛的工具，通常用于保存游戏数据、配置数据等。ScriptableObject在Unity中是非常重要的，它不仅可以或许序列化数据，还可以或许让你克制创建多个实例化的对象。
ScriptableObject核心特性：

• 独立数据容器：不与场景绑定，保存于.asset文件
  
• 运行时修改长期化：编辑器模式下修改可保存到项目
  
• 高效引用系统：作为资产被多个对象引用
  

1. using UnityEngine;
2. #if UNITY_EDITOR
3. using UnityEditor;
4. #endif
6. [System.Serializable]
7. public class SkillEffect {
8.     public enum EffectType { Damage, Heal, Buff }
9.     public EffectType type;
10.     public float value;
11.     public float duration;
12. }
14. [System.Serializable]
15. public class SkillLevel {
16.     [Range(1, 100)]
17.     public int requiredLevel = 1;
18.     public float manaCost;
19.     public SkillEffect[] effects;
20. }
22. // 主ScriptableObject类
23. [CreateAssetMenu(fileName = "New Skill", menuName = "RPG/Skill Config")]
24. public class SkillConfig : ScriptableObject {
25.     public string skillName;
26.     public Sprite icon;
27.     public float baseCooldown;
28.    
29.     [TextArea(3, 5)]
30.     public string description;
31.    
32.     [Space]
33.     public SkillLevel[] levels = new SkillLevel[5]; // 最多5级技能
34. }
36. public class SkillSystemTest : MonoBehaviour {
37.     void Start() {
38.         // 创建临时技能配置
39.         SkillConfig tempSkill = CreateSkill("雷电术",
40.             new SkillLevel {
41.                 requiredLevel = 5,
42.                 manaCost = 30,
43.                 effects = new[] {
44.                     new SkillEffect {
45.                         type = SkillEffect.EffectType.Damage,
46.                         value = 50,
47.                         duration = 2
48.                     }
49.                 }
50.             }
51.         );
53.         // 在编辑器模式下保存资产
54.         #if UNITY_EDITOR
55.         AssetDatabase.CreateAsset(tempSkill, "Assets/Skills/Lightning.asset");
56.         AssetDatabase.SaveAssets();
57.         #endif
58.     }
60.     SkillConfig CreateSkill(string name, params SkillLevel[] levels) {
61.         SkillConfig config = ScriptableObject.CreateInstance<SkillConfig>();
62.         config.skillName = name;
63.         config.levels = levels;
64.         return config;
65.     }
66. }

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六、常见序列化格式


1、 JSON序列化（Newtonsoft.Json）


为什么选择Newtonsoft？

• 原生JsonUtility不足：不支持字典、私有字段嵌套类
  
• Newtonsoft特性：高效机动，支持复杂类型转换
  
• 安装方法：通过Unity Package Manager添加com.unity.nuget.newtonsoft-json
  

1. using Newtonsoft.Json;
2. using System.Collections.Generic;
3. using UnityEngine;
5. // 复杂数据结构示例（包含嵌套类和字典）
6. [System.Serializable]
7. public class Player {
8.     public string name;
9.     [SerializeField]
10.     private int _health; //私有字段支持序列化
11.     public Dictionary<string, int> skills = new Dictionary<string, int>();
12.    
13.     // 自定义Vector3序列化（需转换）
14.     [JsonIgnore]
15.     public Vector3 position;
16.    
17.     [JsonProperty("position")]
18.     private Vector3Serializable PositionSerializable {
19.         get => new Vector3Serializable(position);
20.         set => position = value.ToVector3();
21.     }
22. }
24. // Vector3序列化辅助类
25. [System.Serializable]
26. public struct Vector3Serializable {
27.     public float x;
28.     public float y;
29.     public float z;
31.     public Vector3Serializable(Vector3 v) {
32.         x = v.x;
33.         y = v.y;
34.         z = v.z;
35.     }
37.     public Vector3 ToVector3() => new Vector3(x, y, z);
38. }
40. public class JsonExample : MonoBehaviour {
41.     void Start() {
42.         Player player = new Player {
43.             name = "Arthur",
44.             _health = 200,
45.             position = new Vector3(10, 2, 5)
46.         };
47.         player.skills.Add("Attack", 85);
48.         player.skills.Add("Defense", 60);
50.         // 序列化
51.         string json = JsonConvert.SerializeObject(player, Formatting.Indented);
52.         Debug.Log("JSON Output:\n" + json);
53.         
54.         // 反序列化
55.         Player loadedPlayer = JsonConvert.DeserializeObject<Player>(json);
56.         Debug.Log($"Position: {loadedPlayer.position}");
57.     }
58. }

复制代码

控制台输出：

1. {
2.   "name": "Arthur",
3.   "skills": {
4.     "Attack": 85,
5.     "Defense": 60
6.   },
7.   "position": {
8.     "x": 10.0,
9.     "y": 2.0,
10.     "z": 5.0
11.   }
12. }

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关键解释：

• [JsonIgnore]：标志不参与序列化的字段
  
• [JsonProperty]：自界说字段映射名称
  
• Vector3Serializable：必要手动处理处罚Unity引擎特有类型
  

2、CSV序列化（CsvHelper库）


CsvHelper核心功能

• 自动映射类属性到CSV列
  
• 处理处罚标题行复杂数据类型
  
• 安装方法：通过NuGet安装CsvHelper
  

1. using CsvHelper;
2. using System.Collections.Generic;
3. using System.Globalization;
4. using System.IO;
5. using UnityEngine;
7. // CSV数据模型类
8. public class EnemyData {
9.     public int Id { get; set; }
10.     public string Name { get; set; }
11.     public float Speed { get; set; }
12.     public string PrefabPath { get; set; }
13. }
15. public class CsvExample : MonoBehaviour {
16.     private string csvPath = "Enemies.csv";
18.     void Start() {
19.         WriteCSV();
20.         ReadCSV();
21.     }
22.        
23.         //序列化 将数据写入CSV文件中
24.     void WriteCSV() {
25.         List<EnemyData> enemies = new List<EnemyData> {
26.             new EnemyData { Id = 1, Name = "Goblin", Speed = 3.5f, PrefabPath = "Prefabs/Enemies/Goblin" },
27.             new EnemyData { Id = 2, Name = "Dragon", Speed = 8.0f, PrefabPath = "Prefabs/Enemies/Dragon" }
28.         };
30.         using (var writer = new StreamWriter(csvPath))
31.         using (var csv = new CsvWriter(writer, CultureInfo.InvariantCulture)) {
32.             csv.WriteRecords(enemies);
33.         }
34.         Debug.Log("CSV写入完成！");
35.     }
36.        
37.         //反序列化 将读取到的数据转换成类
38.     void ReadCSV() {
39.         using (var reader = new StreamReader(csvPath))
40.         using (var csv = new CsvReader(reader, CultureInfo.InvariantCulture)) {
41.             var records = csv.GetRecords<EnemyData>();
42.             foreach (var enemy in records) {
43.                 Debug.Log($"ID: {enemy.Id}, Name: {enemy.Name}, Speed: {enemy.Speed}");
44.             }
45.         }
46.     }
47. }

复制代码

生成CSV内容：

1. Id,Name,Speed,PrefabPath
2. 1,Goblin,3.5,Prefabs/Enemies/Goblin
3. 2,Dragon,8,Prefabs/Enemies/Dragon

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3、Excel序列化 （EPPlus库）


EPPlus库核心本事

• 创建、修改.xlsx文件
  
• 支持公式、样式、图表
  
• 安装：从NuGet安装EPPlus（注意Unity需使用兼容版本）
  

1. using OfficeOpenXml;
2. using System;
3. using System.IO;
4. using UnityEngine;
6. public class ExcelExample : MonoBehaviour {
7.     private string excelPath = "GameData.xlsx";
9.     void Start() {
10.         WriteExcel();
11.         ReadExcel();
12.     }
14.     private void WriteExcel() {
15.         ExcelPackage.LicenseContext = LicenseContext.NonCommercial;
17.         // 序列化 写入数据 创建新Excel文件
18.         using (ExcelPackage package = new ExcelPackage()) {
19.             // 添加工作表
20.             ExcelWorksheet sheet = package.Workbook.Worksheets.Add("玩家数据");
22.             // 填充标题行
23.             sheet.Cells[1, 1].Value = "ID";
24.             sheet.Cells[1, 2].Value = "Name";
25.             sheet.Cells[1, 3].Value = "Level";
26.             sheet.Cells[1, 4].Value = "LastLogin";
28.             // 填充数据
29.             sheet.Cells[2, 1].Value = 101;
30.             sheet.Cells[2, 2].Value = "Player1";
31.             sheet.Cells[2, 3].Value = 15;
32.             sheet.Cells[2, 4].Value = DateTime.Now;
34.             // 保存文件
35.             FileStream fileStream = new FileStream(excelPath, FileMode.Create);
36.             package.SaveAs(fileStream);
37.             fileStream.Close();
38.         }
40.         Debug.Log("Excel写入完成！");
41.     }
42.        
43.         //反序列化 读取数据
44.     private void ReadExcel() {
45.         using (ExcelPackage package = new ExcelPackage(new FileInfo(excelPath))) {
46.             ExcelWorksheet sheet = package.Workbook.Worksheets["玩家数据"];
47.             int rowCount = sheet.Dimension.Rows;
49.             for (int row = 2; row <= rowCount; row++) { //跳过标题行
50.                 int id = int.Parse(sheet.Cells[row, 1].Text);
51.                 string name = sheet.Cells[row, 2].Text;
52.                 int level = int.Parse(sheet.Cells[row,3].Text);
53.                 DateTime lastLogin = DateTime.Parse(sheet.Cells[row,4].Text);
55.                 Debug.Log($"读取到玩家：{name} (等级{level}), 最后登录时间：{lastLogin}");
56.             }
57.         }
58.     }
59. }

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4、XML序列化


核心优势：

• 严酷的树状数据格式，支持复杂嵌套布局
  
• 内置Schema验证（XSD）保证数据完整性
  
• 支持解释和CDATA块处理处罚特殊字符
  

1. using System.Collections.Generic;
2. using System.IO;
3. using System.Xml.Serialization;
4. using UnityEngine;
6. // 装备品类（嵌套定义）
7. [System.Serializable]
8. public class EquipmentItem {
9.     public enum ItemRarity { Common, Rare, Epic }
11.     [XmlAttribute("id")]  // 设置为XML属性
12.     public string itemID;
13.    
14.     [XmlElement("displayName")] // 设置为XML元素
15.     public string itemName;
16.    
17.     [XmlIgnore]  // 不参与XML序列化
18.     public ItemRarity rarity;
19.    
20.     [XmlElement("durability")]
21.     public int currentDurability = 100;
23.     // 自定义字段序列化转换器
24.     [XmlElement("rarity")]
25.     public string RarityString {
26.         get => rarity.ToString();
27.         set => rarity = (ItemRarity)System.Enum.Parse(typeof(ItemRarity), value);
28.     }
29. }
31. // 角色装备数据容器
32. [System.Serializable]
33. public class CharacterEquipment {
34.     [XmlArray("WeaponSlots")] // 定义数组包裹元素
35.     [XmlArrayItem("Weapon")]
36.     public List<EquipmentItem> weapons = new List<EquipmentItem>();
38.     [XmlArray("ArmorSlots")]
39.     [XmlArrayItem("Armor")]
40.     public EquipmentItem[] armors = new EquipmentItem[4]; // 固定长度数组
41. }
43. public class XMLSerializeExample : MonoBehaviour {
44.     private string xmlPath = "CharacterData.xml";
46.     void Start() {
47.         // 创建测试数据
48.         CharacterEquipment equipment = new CharacterEquipment {
49.             weapons = {
50.                 new EquipmentItem { itemID = "w_001", itemName = "Steel Sword", rarity = EquipmentItem.ItemRarity.Epic },
51.                 new EquipmentItem { itemID = "w_002", itemName = "Wooden Bow", rarity = EquipmentItem.ItemRarity.Common }
52.             },
53.             armors = {
54.                 new EquipmentItem { itemID = "a_001", itemName = "Iron Helmet" },
55.                 null, // 演示空元素处理方法
56.                 new EquipmentItem { itemID = "a_003", itemName = "Chainmail" }
57.             }
58.         };
60.         // 序列化到文件
61.         SerializeToXML(equipment, xmlPath);
62.         
63.         // 从文件反序列化
64.         CharacterEquipment loadedData = DeserializeFromXML<CharacterEquipment>(xmlPath);
65.         Debug.Log($"加载的武器数量: {loadedData.weapons.Count}");
66.     }
68.     void SerializeToXML<T>(T data, string path) {
69.         XmlSerializer serializer = new XmlSerializer(typeof(T));
70.         using (StreamWriter stream = new StreamWriter(path)) {
71.             serializer.Serialize(stream, data);
72.         }
73.         Debug.Log($"XML序列化完成，文件尺寸：{new FileInfo(path).Length} bytes");
74.     }
76.     T DeserializeFromXML<T>(string path) {
77.         XmlSerializer serializer = new XmlSerializer(typeof(T));
78.         using (StreamReader stream = new StreamReader(path)) {
79.             return (T)serializer.Deserialize(stream);
80.         }
81.     }
82. }

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XML输出布局：

1. <CharacterEquipment>
2.   <WeaponSlots>
3.     <Weapon id="w_001">
4.       <displayName>Steel Sword</displayName>
5.       <rarity>Epic</rarity>
6.       <durability>100</durability>
7.     </Weapon>
8.     <Weapon id="w_002">
9.       <displayName>Wooden Bow</displayName>
10.       <rarity>Common</rarity>
11.       <durability>100</durability>
12.     </Weapon>
13.   </WeaponSlots>
14.   <ArmorSlots>
15.     <Armor id="a_001">
16.       <displayName>Iron Helmet</displayName>
17.       <rarity>Common</rarity>
18.       <durability>100</durability>
19.     </Armor>
20.     <Armor />
21.     <Armor id="a_003">
22.       <displayName>Chainmail</displayName>
23.       <rarity>Common</rarity>
24.       <durability>100</durability>
25.     </Armor>
26.   </ArmorSlots>
27. </CharacterEquipment>

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关键注解：

• [XmlAttribute]：将字段序列化为XML属性（紧凑格式）
  
• [XmlElement]：自界说元素名称（默认使用字段名）
  
• [XmlArray]+[XmlArrayItem]：控制集合的嵌套布局
  
• 自界说属性转换器：处理处罚罗列类型与字符串的转换
  

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TechX —— 心探索、心进取！ 每一次跌倒都是一次成长 每一次积极都是一次进步

  

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