Unity 資料(Data) 與 序列化(Serialization)

資料結構

在 Unity 中儲存資料時要選擇適合的資料結構來儲存，以下是 C# 常用的資料結構。

1. 陣列 (Array)：陣列適用於大小固定、元素類型一致的集合。例如，儲存固定數量的關卡分數或完成狀態。

   int[] levelScores = new int[10]; // 用於存儲 10 個關卡的分數
   levelScores[0] = 100; // 第一關的分數
   levelScores[1] = 200; // 第二關的分數

2. 列表 (List)：列表是動態的，能在執行時調整大小，適合在需要新增或移除元素的情境。例如，動態管理角色的物品欄。

   List<string> inventoryItems = new List<string>(); // 用於儲存物品清單
   inventoryItems.Add("Item1"); // 添加物品
   inventoryItems.Add("Item2"); // 添加物品

3. 字典 (Dictionary)：字典是鍵(Key)與值(Value)的儲存方式，適合需要快速查找的情況。例如，排行榜系統或配置表。

   Dictionary<string, int> leaderboard = new Dictionary<string, int>(); // 玩家名稱對應分數
   leaderboard["Player1"] = 1000; // Player1 的分數
   leaderboard["Player2"] = 1500; // Player2 的分數

4. 自定義資料結構：當內建資料結構無法滿足需求時，可設計自定義結構以應對特定場景。例如，設計角色屬性與技能系統。

   public class Character
   {
       public string Name;
       public int Health;
       public int Mana;
       public List<string> Abilities;
   
       public Character(string name, int health, int mana)
       {
           Name = name;
           Health = health;
           Mana = mana;
           Abilities = new List<string>();
       }
   
       public void AddAbility(string ability)
       {
           Abilities.Add(ability);
       }
   }

資料結構對效能的影響

1. 優化記憶體使用
   選用適當的資料結構能減少不必要的記憶體浪費。例如：若需要儲存固定數量的元素，可使用 陣列 (Array) 而非列表 (List)。陣列因固定大小而佔用較少的記憶體空間。
2. 提升存取與檢索速度
   不同的資料結構提供不同的存取效率，選擇合適的結構能顯著提升遊戲回應速度。例如：字典 (Dictionary) 提供常數時間的查找，非常適合需要快速檢索的場景，例如排行榜的玩家數據。
3. 高效的資料操作
   適合的資料結構能簡化資料新增、刪除等操作，讓遊戲流程更順暢。例如：列表 (List) 適合用於需要頻繁增刪元素的場景，例如動態的物品欄。
4. 降低處理負擔
   選用適當的資料結構可減少額外處理，進一步提升遊戲效能。例如：若需要按順序遍歷元素，使用 列表 (List) 而非字典 (Dictionary) 可避免多餘的鍵值查找。

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資料序列化 (Serialization)

序列化是將資料轉換為可儲存或傳輸的格式（如 JSON 或 XML）。在 Unity 中，以下是常見的序列化方法

1. 使用 JSON 序列化，適合用於需要與網路服務或跨平台數據交換的情境。而 Unity 內建的 JsonUtility 類別，適合簡單的序列化。

   using UnityEngine;
   
   [System.Serializable]
   public class GameData
   {
       public int playerLevel;
       public int playerScore;
   }
   
   public class SerializationExample : MonoBehaviour
   {
       private void Start()
       {
           // 建立資料
           GameData data = new GameData { playerLevel = 10, playerScore = 500 };
   
           // 序列化
           string json = JsonUtility.ToJson(data);
           Debug.Log("Serialized JSON: " + json);
   
           // 反序列化
           GameData loadedData = JsonUtility.FromJson<GameData>(json);
           Debug.Log("Loaded Level: " + loadedData.playerLevel);
           Debug.Log("Loaded Score: " + loadedData.playerScore);
       }
   }

2. 使用 XML 序列化，XML (eXtensible Markup Language) 是一種結構化的數據格式，常用於儲存遊戲設定(configuration settings)或是與舊系統的兼容。

   using System.IO;
   using System.Xml.Serialization;
   using UnityEngine;
   
   [System.Serializable]
   public class GameData
   {
       public int playerLevel;
       public int playerScore;
   }
   
   public class XmlSerializationExample : MonoBehaviour
   {
       private void Start()
       {
           // 建立資料
           GameData data = new GameData { playerLevel = 10, playerScore = 500 };
   
           // 序列化
           XmlSerializer serializer = new XmlSerializer(typeof(GameData));
           StringWriter writer = new StringWriter();
           serializer.Serialize(writer, data);
           string xml = writer.ToString();
           Debug.Log("Serialized XML: " + xml);
   
           // 反序列化
           StringReader reader = new StringReader(xml);
           GameData loadedData = (GameData)serializer.Deserialize(reader);
           Debug.Log("Loaded Level: " + loadedData.playerLevel);
           Debug.Log("Loaded Score: " + loadedData.playerScore);
       }
   }

3. 二進位序列化(Binary serialization)
   二進位序列化是一種將物件壓縮成緊湊的二進位格式的方式，適合用於需要高效儲存或讀寫數據的情境，例如保存遊戲進度或本地化配置文件。相比於 JSON 或 XML 等文本格式，二進位格式在讀取和寫入速度上具有顯著優勢，同時生成的數據也更小。
   但 BinaryFormatter 在 ASP.NET 應用程式中已淘汰並禁止。
4. ScriptableObject
   ScriptableObject 是 Unity 中用來存儲資料的資源(assets)類型，提供一種直觀的方式來管理設定、參數和可重複使用的組件。它們在 Unity 編輯器中以序列化的格式儲存數據。
   1. 定義 ScriptableObject

      using UnityEngine;
      [CreateAssetMenu(fileName = "NewSettings", menuName = "Game Settings")]
      public class GameSettings : ScriptableObject
      {
          public int playerHealth;
          public int enemyCount;
          public float playerSpeed;
      }

   2. ScriptableObject 的序列化與反序列化

      using UnityEngine;
      using System.IO;
      
      public class SettingsManager : MonoBehaviour
      {
          public GameSettings gameSettings; // 引用 ScriptableObject
      
          // 保存遊戲設定到檔案
          public void SaveSettings()
          {
              string jsonSettings = JsonUtility.ToJson(gameSettings); // 序列化為 JSON
              File.WriteAllText(Application.persistentDataPath + "/settings.json", jsonSettings); // 寫入檔案
              Debug.Log("Settings saved to " + Application.persistentDataPath + "/settings.json");
          }
      
          // 從檔案加載遊戲設定
          public void LoadSettings()
          {
              string path = Application.persistentDataPath + "/settings.json";
              if (File.Exists(path)) // 檢查檔案是否存在
              {
                  string jsonSettings = File.ReadAllText(path); // 讀取檔案
                  JsonUtility.FromJsonOverwrite(jsonSettings, gameSettings); // 將 JSON 加載到現有的 ScriptableObject
                  Debug.Log("Settings loaded from " + path);
              }
              else
              {
                  Debug.LogWarning("Settings file not found at " + path);
              }
          }
      }

PlayerPrefs

PlayerPrefs 是 Unity 提供的內建解決方案，用於以鍵(Key)值(Value)對的形式存儲小型資料，如玩家偏好設置、基本遊戲進度或遊戲內設置資料。它易於使用且跨平臺支持，適合管理輕量級資料。

• PlayerPrefs 僅支持基礎類型（如 int、float 和 string），
• 如果需要存儲更複雜的資料結構，則需要進行序列化。將資料轉換為 JSON 或 XML 格式，然後以字符串形式存儲到 PlayerPrefs 中。
• PlayerPrefs 的資料以明文形式存儲，容易受到未授權的訪問。
• 何時不使用 PlayerPrefs，儘管 PlayerPrefs 簡單易用，但在以下情況下可能並不適合：
  • 大型資料：對於複雜或大規模資料，就不適合使用，可改使用資料庫（如 SQLite）。
  • 敏感數據：對於高度敏感的信息，應考慮使用加密文件或平台特定的安全存儲方案。
  • 網絡同步：PlayerPrefs 不適合在設備間同步資料，應使用雲存儲或服務器端資料管理。