Unity异步交互异常：Update中SetResult/Write无法恢复等待任务

我正在开发一款回合制游戏，使用异步方法控制连续操作。当需要玩家选择交互对象时，游戏管理器会调用玩家对象脚本中的以下异步方法：

public async Task<List<GameObject>> SubmitObjs(List<GameObject> options, int selN)
{
    List<GameObject> result = new List<GameObject>();
    centralTime.ToggleOutlines(options, 1, true);
    while (result.Count < selN)
    {
        selection = new TaskCompletionSource<GameObject>(TaskCreationOptions.RunContinuationsAsynchronously);
        GameObject obj = await selection.Task; //Awaited TCS here...

        if (obj && options.Contains(obj))
            if (result.Contains(obj))
            {
                result.Remove(obj);
                centralTime.ToggleOutlines(new List<GameObject>() { obj }, 1, true);
            }
            else
            {
                result.Add(obj);
                centralTime.ToggleOutlines(new List<GameObject>() { obj }, 2, true);
            }
    }
    centralTime.OutlineOff();
    return result;
}

同时，为实现玩家点击选择对象，我在同一脚本中编写了Update方法：

private void Update()
{         
    if (Input.GetMouseButtonDown(0))
    {             
        GameObject DO = DetectValObj();             
        if(DO) selection.TrySetResult(DO); //TCS is Set here...         
     }     
}

预期流程为SubmitObjs方法等待Update中的TrySetResult调用，玩家点击后恢复处理，但实际点击后多数情况无法恢复，仅偶尔生效，且DetectValObj方法能正确传递对象。

我曾尝试用私有GameObject变量配合Task.Yield替代TaskCompletionSource，但此时Update方法完全不执行。

补充信息：

• 2024-01-07：确认Update和SubmitObjs的SynchronizationContext均为UnityEngine.UnitySynchronizationContext，将Update改为异步也无效。
• 2024-01-09：尝试替换为System.Threading.Channels，但发现SubmitObjs和Update使用的Channel实例不同（脚本中仅声明一个readonly的Channel）。

请问问题根源是什么，该如何修复？

问题根源 #

1. TaskCompletionSource（TCS）竞态条件：SubmitObjs的while循环中每次迭代都会重新创建selection实例。若玩家在新TCS创建后、await前的极短时间内点击，TrySetResult会作用在旧TCS上，当前迭代的新TCS仍处于等待状态，导致无法触发后续逻辑。
2. Channel实例不一致：脚本被重复创建（场景多实例、重复加载），导致SubmitObjs和Update引用了不同的Channel对象。

修复方案 #

方案一：修复TCS竞态问题 #

通过增加状态判断，确保点击仅作用于当前等待的TCS：

private TaskCompletionSource<GameObject> selection;

public async Task<List<GameObject>> SubmitObjs(List<GameObject> options, int selN)
{
    List<GameObject> result = new List<GameObject>();
    centralTime.ToggleOutlines(options, 1, true);
    
    while (result.Count < selN)
    {
        selection = new TaskCompletionSource<GameObject>(TaskCreationOptions.RunContinuationsAsynchronously);
        GameObject obj = await selection.Task;

        if (obj && options.Contains(obj))
        {
            if (result.Contains(obj))
            {
                result.Remove(obj);
                centralTime.ToggleOutlines(new List<GameObject>() { obj }, 1, true);
            }
            else
            {
                result.Add(obj);
                centralTime.ToggleOutlines(new List<GameObject>() { obj }, 2, true);
            }
        }
        selection = null;
    }
    
    centralTime.OutlineOff();
    return result;
}

private void Update()
{         
    if (Input.GetMouseButtonDown(0) && selection != null)
    {             
        GameObject DO = DetectValObj();             
        if(DO) selection.TrySetResult(DO);         
     }     
}

核心改动：Update中增加selection != null判断，仅当SubmitObjs处于等待状态时处理点击，避免触发失效的TCS。

方案二：改用状态变量+Task.Yield（推荐） #

利用Task.Yield让出主线程，结合状态变量控制Update逻辑，避免TCS的竞态问题：

private GameObject pendingSelection;
private bool isWaitingForSelection;

public async Task<List<GameObject>> SubmitObjs(List<GameObject> options, int selN)
{
    List<GameObject> result = new List<GameObject>();
    centralTime.ToggleOutlines(options, 1, true);
    isWaitingForSelection = true;
    
    while (result.Count < selN)
    {
        pendingSelection = null;
        while (pendingSelection == null)
        {
            await Task.Yield(); // 让出主线程，保证Update执行
        }
        
        GameObject obj = pendingSelection;
        if (obj && options.Contains(obj))
        {
            if (result.Contains(obj))
            {
                result.Remove(obj);
                centralTime.ToggleOutlines(new List<GameObject>() { obj }, 1, true);
            }
            else
            {
                result.Add(obj);
                centralTime.ToggleOutlines(new List<GameObject>() { obj }, 2, true);
            }
        }
    }
    
    isWaitingForSelection = false;
    centralTime.OutlineOff();
    return result;
}

private void Update()
{         
    if (!isWaitingForSelection) return;
    
    if (Input.GetMouseButtonDown(0))
    {             
        GameObject DO = DetectValObj();             
        if(DO) pendingSelection = DO;         
     }     
}

此方案通过isWaitingForSelection控制Update是否处理点击，Task.Yield确保异步方法不会阻塞主线程，Update能正常执行。

方案三：修复Channel实例不一致（单例模式） #

通过单例模式确保脚本唯一，保证SubmitObjs和Update使用同一个Channel：

public class PlayerSelectionScript : MonoBehaviour
{
    public static PlayerSelectionScript Instance { get; private set; }
    private readonly Channel<GameObject> selectionChannel = Channel.CreateUnbounded<GameObject>();

    private void Awake()
    {
        if (Instance != null && Instance != this)
        {
            Destroy(gameObject);
            return;
        }
        Instance = this;
        DontDestroyOnLoad(gameObject);
    }

    public async Task<List<GameObject>> SubmitObjs(List<GameObject> options, int selN)
    {
        List<GameObject> result = new List<GameObject>();
        centralTime.ToggleOutlines(options, 1, true);
        
        while (result.Count < selN)
        {
            GameObject obj = await selectionChannel.Reader.ReadAsync();
            if (obj && options.Contains(obj))
            {
                if (result.Contains(obj))
                {
                    result.Remove(obj);
                    centralTime.ToggleOutlines(new List<GameObject>() { obj }, 1, true);
                }
                else
                {
                    result.Add(obj);
                    centralTime.ToggleOutlines(new List<GameObject>() { obj }, 2, true);
                }
            }
        }
        
        centralTime.OutlineOff();
        return result;
    }

    private void Update()
    {         
        if (Input.GetMouseButtonDown(0))
        {             
            GameObject DO = DetectValObj();             
            if(DO) selectionChannel.Writer.TryWrite(DO);         
         }     
    }
}

单例模式保证游戏中只有一个脚本实例，Channel对象唯一，避免实例不一致问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Aaron Lee