Unity Serialization and Persistence

M: 2025-06-01 - ljf12825

在Unity中，序列化和持久化在游戏数据存储中起到重要的作用

序列化（Serialization）

序列化就是把内存中的对象转换成可以存储或传输的格式的过程，比如转换成二进制、JSON、XML、或者Unity自己的资产格式\
反过来，反序列化（Deserialization）就是把存储或传输的格式转换回程序内存分钟的对象
序列化的意义

保存数据
游戏存档就是把游戏状态保存到磁盘上的过程，这个过程就是序列化
编辑器显示与修改数据
Unity Inspector面板显示脚本里字段的值，需要序列化这些字段才能让编辑器读写它们
网络传输
多人游戏中，玩家状态需要网络传输，也要序列化成网络能传输的格式

Unity的序列化系统

Unity有自己的一套序列化规则，决定哪些数据会被序列化（保存、显示在Inspector），核心要点如下：

字段必须是公有的或标记为[SeriializeField] 只有公有字段或被[SerializeField]标记的私有字段才能被Unity序列化和显示在Inspector中
支持的类型 Unity支持大部分基础类型的序列化：int,float,string,bool,Vector3,Color等，自定义类型也能被序列化但是要加上[System.Serializable]属性，以及UnityEngine.Object类型（如GameObject,Transform,ScriptableObject等）
不支持的类型一些类型无法被序列化，比如Dictionary,delegate,event等
Unity的序列化是深度序列化 Unity会自动处理类的成员变量，递归序列化引用类型（如类的实例）

如何序列化

基本类型默认情况下，Unity会序列化所有公有字段和标记为[SerializeField]的私有字段

public class MyComponent : MonoBehaviour
{
    public int score;
    [SerializeField] private string playerName;
}

上述代码中score和playerName会被Unity序列化，可以在Inspector中看到并修改

类的序列化自定义类（结构体、对象等）也可以被序列化，前提是它们符合序列化条件

[System.Serializable]
public class Player
{
    public string name;
    public int health;
}

public class GameController : MonoBehaviour
{
    public Player player;
}

在这种情况下，Player类被标记为[System.Serializable]，Unity会序列化GameController中的player字段

在Unity自带的序列化系统中，不能被Unity序列化的字段无法自动保存到Unity的资源文件或场景文件里，在场景保存、Prefab保存、ScriptableObject保存时会被直接忽略，也就是说，下次重新打开场景时，这些字段的值会丢失，但是可以自己保存和传输

手动转换为可序列化格式

可以自己把Dictionary、复杂对象转成JSON、XML、二进制等可保存的格式
常用工具
- JsonUtility（Unity内置，速度快，但功能简单）
- Newtonsoft.Json（功能强大，支持Dictionary等）
- 二进制序列化（BinaryFormatter/System.IO）

using Newtonsoft.Json;
using System.Collection.Generic;
using UnityEngine;

public class SaveDataExample : MonoBehaviour
{
    public Dictionary<string, int> score = new Dictionary<string, int>();
    {
        { "Alice", 100 },
        { "Bob", 80 }
    };

    void Save()
    {
        string json = JsonConvert.SerializeObject(scores);
        System.IO.File.WriteAllText(Application.persistentDataPath + "/scores.json", json);
    }

    void Load()
    {
        string json = System.IO.File.ReadAllText(Application.persistentDataPath + "/scores.json");
        scores = JsonConvert.DeserializeObject<Dictionary<string, int>>(json);
    }
}

这样，即使Dictionary在Unity内置序列化中不支持，也能保存和恢复

用可序列化的中间结构代替比如把Dictionary<string, int>转成两个List

[System.Serializable]
public class SerializableDict
{
    public List<string> keys;
    public List<int> values;

    public SerializableDict(Dictionary<string, int> dict)
    {
        keys = new List<string>(dict.Keys);
        values = new List<int>(dict.Values);
    }

    public Dictionary<string, int> ToDictionary()
    {
        var dict = new Dictionary<string, int>();
        for (int i = 0; i < keys.Count; ++i)
            dict[keys[i]] = values[i];
        
        return dict;
    }
}

这样Unity就能正常序列化这个SerializableDict，保存到场景或Prefab中

网络传输

如果是网络同步（如多人游戏），完全可以跳过Unity序列化系统，直接把数据用JSON、Protobuf、MessagePack等格式打包，发到另一台机器
这些方式不依赖Unity的序列化规则，因此能传几乎所有C#对象

序列化到文件

Data Driven Design

常见问题和注意事项

引用类型的序列化如果将一个引用类型（如类实例）赋值给一个字段，Unity会序列化这个引用，而不是值本身。这意味着可以在多个对象中看到相同的实例。如果希望每个实例独立，需要确保它们不共享同一个引用；就是说指针指向同一块内存，要主要意外联动和数据共享

public MyComponent : MonoBehaviour
{
    public GameObject prefab; // 引用类型
}

[NonSerialized]属性有时可能不想让某个字段被序列化，这时可以使用[NonSerialized]属性。这会阻止字段在Inspector中显示并被序列化

[System.NonSerialized] public int runtimeOnlyValue;

[HidenInInspector]属性如果字段被序列化但不希望再Inspector中显示，可以使用[HideInInspector]

[HideInInspector] public int hiddenValue;

自定义序列化

ISerializationCallbackReceiver接口 Unity提供了ISerializationCallbackReceiver接口，允许再对象序列化和反序列化时进行自定义操作。这个接口有两个方法：OnBeforeSerialize()和OnAfterDeserialize()，可以在这些方法中编写序列化之前和之后的逻辑

public class MySerializableClass : ISerializationCallbackReceiver
{
    public int value;
    private string valueString;

    public void OnBeforeSerialize() { }

    public void OnAfterDeserialize() => valueString = value.ToString();
}

自定义PropertyDrawer 如果希望为自定义类创建一个定制化的Inspector界面，可以使用PropertyDrawer类来自定义序列化数据的显示

序列化与性能

Unity的序列化系统在加载和保存数据时会比较高效，但是有时深度序列化和复杂的数据结构（尤其是包含大量嵌套的引用类型的结构）可能会影响性能。最好限制序列化的数据量，并在必要时进行优化

能被序列化只是代表Unity知道如何保存/恢复它的格式，是否自动保存取决于它是否在场景、Prefab、ScriptableObject这类持久资源里，运行时数据不会自动保存，而需要手动做持久化

持久化（Persistence）

持久化是指将游戏或应用中的数据保存在外部存储设备（如硬盘、云存档中），以便在应用关闭或重新启动时恢复。持久化的目标是使数据在不同的会话之间持久存在

持久化的目的

保存游戏进度：允许玩家保存当前游戏状态在以后恢复
配置存储：保存玩家设置、游戏配置等数据
数据共享：在不同设备间共享和恢复游戏数据

持久化常见方法

PlayerPrefs

PlayerPrefs是Unity内置的一个简单持久化存储工具，主要用于保存玩家的偏好设置、游戏进度等轻量级数据（如音量、分数、关卡解锁状态等）。它的特点是键值对存储，数据会保存到磁盘中，即使退出游戏也会保留

基本原理

PlayerPrefs本质上是Unity封装的一个跨平台存储接口

Windows：数据存储在注册表HKEY_CURRENT_USER\Software\[CompanyName]\[ProductName]
macOS：使用~/Library/Preferences/[CompanyName].[ProductName].plist
Android/iOS：使用设备平台提供的SharedPreferences/NSUserDefaults

注意：它不是加密存储，任何人都能轻松修改数据，所以不能用来保存敏感信息（例如账号密码、付费信息等）

API

方法	作用
`SetInt(string key, int value)`	保存一个整数
`SetFloat(string key, float value)`	保存一个浮点数
`SetString(string key, string value)`	保存一个字符串
`GetInt(string key, int defaultValue = 0)`	获取整数，支持默认值
`GetFloat(string key, float defaultValue = 0f)`	获取浮点数，支持默认值
`GetString(string key, string defaultValue = "")`	获取字符串，支持默认值
`HasKey(string key)`	检查是否存在指定键
`DeleteKey(string key)`	删除指定键值
`DeleteAll()`	删除所有存储数据
`Save()`	手动保存数据到磁盘（通常 Unity 会自动保存，但在退出前调用更安全）

示例

using UnityEngine;

public class PlayerPrefsExample : MonoBehaviour
{
    void Start()
    {
        // 存储数据
        PlayerPrefs.SetInt("HighScore", 100);
        PlayerPrefs.SetFloat("Volume", 0.8f);
        PlayerPrefs.SetString("PlayerName", "Jeff");

        // 手动保存（建议重要数据存储后调用一次）
        PlayerPrefs.Save();

        // 读取数据
        int score = PlayerPrefs.GetInt("HighSocre", 0);
        float volume = PlayerPrefs.GetFloat("Volume", 1f);
        string name = PlayerPrefs.GetString("PlayerName", "Unknown");

        Debug.Log($"Score: {score}, Volume: {volume}, Name: {name}");

        // 检查和删除
        if (PlayerPrefs.HasKey("HighScore"))
        {
            PlayerPrefs.DeleteKey("HighScore");
        }
    }
}

使用建议

适用场景

玩家设置（音量、分辨率、按键映射等）
简单进度数据（关卡解锁、最高分）
启动次数、首次运行标记

不适用场景

大量数据（效率低）
复杂结构数据（只支持int/float/string）
敏感信息（无加密，易被修改）
实时高频写入（可能影响性能）

存储结构拓展

如果想用PlayerPrefs存储更复杂的数据（如数组、对象），可以先序列化成JSON

[System.Serializable]
public class PlayerData
{
    public string name;
    public int level;
    public float health;
}

public class PlayerPrefsJsonExample : MonoBehaviour
{
    void SaveData()
    {
        PlayerData data = new PlayerData
        {
            name = "Jeff",
            level = 10,
            health = 75.5f
        };
        string json = JsonUtility.ToJson(data);
        PlayerPrefs.SetString("PlayerData", json);
        PlayerPrefs.Save();
    }

    void LoadData()
    {
        if (PlayerPrefs.HasKey("PlayerData"))
        {
            string json = PlayerPrefs.GetString("PlayerData");
            PlayerData data = JsonUtility.FromJson<PlayerData>(json);
            Debug.Log($"Name: {data.name}, Level: {data.level}, HP: {data.health}");
        }
    }
}

注意事项

自动保存：Unity在退出游戏时会自动保存，但关键点手动调用Save()更安全（尤其是移动平台可能被强制杀进程）
数据修改：因为存储在本地，玩家可以通过修改注册表或文件来作弊
性能问题：频繁调用Save()会导致性能下降，应当批量保存

文件持久化

可以使用System.IO命名空间通过序列化对象的方式将数据保存为文件，常用的格式有JSON、XML和二进制，见上文

ScriptableObject

ScriptableObject是Unity的一种数据容器，特别适合用于保存游戏配置、关卡数据等。它本质上是一个Unity对象，因此可以被序列化，并且可以保存在项目文件夹中，便于管理

云存储

对于多人在线游戏或跨设备的存档系统，可以使用云存储。Unity提供了多种方式与云存储服务进行集成，如通过Unity的Cloud Save系统、Firebase等

文件存储和性能

持久化数据时，如果存储的数据量很大，或者文件结构很复杂，可能会对性能产生影响。因此：

使用二进制格式存储数据，比JSON或XML等文本格式效率更高
如果数据量较小，使用PlayerPrefs或ScriptableObject也是一个较为简单且高效的方案

在Unity中，序列化和持久化通常是相互结合的，可以使用序列化技术将对象的数据保存到文件中，然后使用文件持久化技术（如JSON、XML、二进制）来存储这些数据，可以实现游戏存档、玩家设置保存等功能

Tags

Categories

Types

Top Results