本文簡要分析了Unity中各類 射線檢測 的基本原理及用法，及不同檢測手段的性能對比。內容包括：
- Ray 射線
- RaycastHit 光線投射碰撞信息
- Raycast 光線投射
- BoxCast/SphereCast/CapsuleCast 體投射
- OverlapBox/OverlapSphere/OverlapCapsule 相交體
- OverlapBoxNonAlloc/OverlapSphereNonAlloc/OverlapCapsuleNonAlloc 無GC相交體
- 常用射線Debug方法
- GC消耗分析
博客園：Unity - Raycast
項目地址：Raycast - SouthBegonia
Ray 射線
- 含義：官方解釋為一條無窮的線，開始於origin點，朝向direction方向（但是，根據項目驗證來看其默認長度為單位向量，只有對direction進行乘以倍率，才可實現延長射線，而非無窮）
- 用法：
Ray ray = new Ray(transform.position,transform.forward)：從物體中心創建一條指向前方的射線rayRay camerRay = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition)：產生一條從攝像機產生、經過屏幕上光標的射線。當相機為perspective模式，射線在相機梯形視野內發散；若為orthoGraphic，則為垂直與相機面的直線段（見上圖）
RaycastHit 光線投射碰撞信息
- 含義：取得從Raycast函數中得到的碰撞信息（注意不是collider哈，是包含collider信息）
- 關鍵變量：point、collider、rigidbody、transform
檢測方法 - 線型檢測
Physics.Raycast 光線投射
- 功能：在已有一條射線（也可無）的基礎上，使用射線（新建射線）進行一定距離內的定向檢測。可修改射線長度，限制其檢測的Layer層，並且可以得到射線檢測到的碰撞信息。但僅能檢測到第一個被射線碰撞的物體，后面的物體無法被檢測到
- 用法：
Raycast(transform.position, Vector.forward, distance, LayerMask.GetMask("Enemy"))： 從物體中心點起，朝向Vector3.forward方向發射一條射線，該射線長度為distance，射線可檢測到的層為Enemy層，返回bool類型Raycast(transform.position, Vector.forward, distance, out RaycastHitInformation ,LayerMask.GetMask("Enemy")）：從物體中心點起，朝向Vector3.forward方向發射一條射線，該射線長度為distance，將碰撞信息反饋到RaycastHitInformation上，射線可檢測到的層為Enemy層，返回bool類型Raycast (MyRay, distance, LayerMash.GetMask("Enemy"))：從已有的射線MyRay出發，長度延伸至distance，射線可檢測到的層為Enemy層，返回bool類型Raycast (MyRay, out RaycastHitInformation, distance, LayerMask.GetMask("Enemy"))
- 適用場合：配合相機坐標轉換實現各類交互
Physics.RaycastAll 所有光線投射
- 功能：機理用法大致同Raycast，區別在於可檢測射線路徑上的所有物體，返回RaycastHit[] 。其他帶All后綴的方法也同理
- 用法：
RaycastHit[] hits = RaycastAll(Vector3.zero, Vector.forward, distance, LayerMask.GetMask("Enemy"))RaycastHit[] hits = RaycastAll(MyRay, distance, LayerMash.GetMask("Enemy"))
- 適用場合：穿透性檢測
Physics.Linecast 線段投射
- 功能：建立某兩點之間的射線進行檢測，返回bool類型
- 用法：
Linecast(startPos, endPos, LayerMask.GetMask("Enemy"))Linecast(startPos, endPos, out RaycastHit, LayerMask.GetMask("Enemy"))
- 適用場合：特定地點局部距離射線檢測
檢測方法 - 體型檢測
Physics.XXXCast 體投射
- BoxCast 立方體投射：
- 功能：檢測范圍是正立方，返回bool。但是該投射用法需要萬分小心，見下
- 用法：
BoxCast(originPos, halfExtents, direction, out RaycastHit, distance, LayerMask.GetMask("Enemy"))：含義是在originPos點創建半徑halfBoxLength的立方體（Vector3型，代表為正立方體在三個方向上的大小，一般用localScale/2）；以朝向direction方向的平面為起始面（另一面舍棄），移動distance距離，期間經過的區域即為檢測區域。（見下補充分析） - 適用場合：檢測目的地是否可抵達，從而判斷可移動性
- SphereCast 球體投射：
- 功能：擴展檢測范圍為球形，返回bool類型。
- 用法：
SphereCast(originPos, radius, direction, out RaycastHit, distance, LayerMask.GetMask("Enemy"))：含義是在originPos點創建半徑為radius的球體；以朝向direction方向的球面為起始面（另一面舍棄），移動distance距離，期間半球面經過的區域即為檢測區域。那么originPos到originPos+radius內的半球區域呢？答案是舍棄，用官方的話來說，是邊界而不是包圍體 。(立體結構：以左右球球心為軸線，建立半徑為radius、高為distance的圓柱體，左球挖去右半體積，右球添加右半體積）SphereCast (Ray, radius, out RaycastHit, distance, LayerMask.GetMask("Enemy"))
- CapsuleCast 膠囊體投射：
- 功能：檢測范圍是膠囊體，返回bool
- 用法：
Physics.CapsuleCast(pos1, pos2, radius, direction, out RaycastHit, maxDistance, LayerMask.GetMask("Anchor"))：機理和SphereCast類似，在pos1、pos2兩點創建半徑為0.5f的球體，以此作為膠囊體模型兩端；以朝向direction方向的半膠囊體面為起始面，移動maxDistance距離，期間該面經過的區域即為檢測區域。（注：maxDistance和上面的distance必須非0否則無用） - 項目示例：見下圖，pos1、pos2均為膠囊體兩球坐標，視角右側為forward，移動距離為0.1f，從實驗結果我們不僅可以直觀感受maxDistance的含義，更印證上面所說的 是邊界不是包圍體 ，代碼：
Physics.CapsuleCast(pos1, pos2, 0.5f, Vector3.forward, out RaycastHit, 0.1f, LayerMask.GetMask("Anchor"))
- XXXCastAll 穿透投射：
- 功能：上述三種投射都只返回bool，只能檢測單個物體，但是All方法的可檢測射線上的所有物體，返回 RaycastHit[]，產生GC極多
Physics.OverlapXXX 相交體
- OverlapBox 相交盒：
- 功能：檢測與正立方體接觸、重疊、或者處於其內的所有collider
- 用法：
Collider[] hits = OverlapBox(Pos, halfExtents, Quaternion.identity, LayerMask.GetMask("Enemy"))：以Pos點為中心創建三維半徑halfExtents的正立方體，不對其進行旋轉，檢測層為Enemy - 適用場合：檢測掛載物體范圍內是否存在碰撞，常用方法
- OverlapSphere 相交球：
- 功能：檢測與球體接觸、重疊、或者處於其內的所有collider，即包圍體。但注意，自身collider也會被檢測到（下列Overlap方法都是）
- 用法：
Collider[] hits = Physics.OverlapSphere(Pos, radius, LayerMask.GetMask("Enemy"))：以Pos為原點，創建半徑為radius的球形，檢測區域為整個球形包圍體（實心），檢測Enemy層上的物體，返回所有碰撞物體的collider而不是RaycastHit（注意：存在於球內部的物體也會被檢測到）
- OverlapCapsule 相交膠囊體：
- 功能：檢測與膠囊體接觸、重疊、或者處於其內的所有collider
- 用法：
Collider[] hits = OverlapCapsule(pos1, pos2, radius, LayerMask.GetMask("Enemy"))：在pos1、pos2兩點創建半徑為radius的球體，加上中間部分組成膠囊體，檢測Enemy層
Physics.OverlapXXXNonAlloc 無GC相交體
- OverlapBoxNonAlloc 無GC相交盒：
- 功能：實現OverlapBox的所有功能，但是另傳遞進colliders[] ，返回相交物體數量，從而杜絕GC的產生
- 用法：
CollAmount = Physics.OverlapBoxNonAlloc(Pos, halfExtents, colliders, Quaternion.identity, LayerMask.GetMask("Enemy"))
- OverlapSphereNonAlloc 無GC相交球：
- 功能：參考上面
- 用法：
CollAmount = OverlapSphereNonAlloc(Pos, radius, colliders, LayerMask.GetMask("Enemy"))
- OverlapCapsuleNonAlloc 無GC相交膠囊體：
- 功能：參考上面
- 用法：
CollAmount = OverlapCapsuleNonAlloc(pos1, pos2, radius, colliders, LayerMask.GetMask("Enemy"))
Physics.CheckXXX 檢驗體
- CheckBox 檢驗盒：
- 功能：創建檢測盒，檢測是否被碰撞。較比與上面的檢測方法，該類方法特點在於檢驗是否發生了碰撞，而不是取得碰撞體信息，效率最高。注此方法同樣也會檢驗自身collider
- 用法：
IsOverlapAnyCollider = Physics.CheckBox(transform.position, transform.localScale / 2, Quaternion.identity, LayerMask.GetMask("Enemy"))：在物體中心創建檢驗盒，一定大小，不旋轉，檢測Enemy層，若有檢測到碰撞則返回True
- CheckSphere 檢驗球：
- 功能：參考上面
- 用法：
IsOverlapAnyCollider = Physics.CheckSphere(transform.position, radius, LayerMask.GetMask("Enemy"))
- CheckCapsule 檢驗膠囊體：
- 功能：參考上面
- 用法：
IsOverlapAnyCollider = Physics.CheckCapsule(pos1, pos2，radius, LayerMask.GetMask("Enemy"))
Physics.IgnoreCollision 忽略碰撞
- 功能：屏蔽兩個collider的碰撞，第三個參數為bool
- 用法：
IgnoreCollision (collider1, collider2, ignore)
DEBUG手段
- 繪制線段：
DrawLine(startPos, endPos, color)：繪制一條從startPos到endPos點、顏色為color的線段
- 繪制射線：
DrawRay(startPos, direction, color)：繪制一條從startPos出發，指向direction的、顏色color的射線（默認長度為單位向量，再乘以倍率即可邊長；在下一次繪制才會覆蓋上一次的射線）Debug.DrawRay(startPos , direction, color, duration)：同理繪制一定方向射線，但射線持續時間為duration ：
- Gimos.DrawXXX方法：
void OnDrawGizmos() { Gizmos.DrawCube(transform.position, transform.localScale );}
GC開銷問題
從上面對幾種檢測方法的分析及對比其返回值不難發現，不同方法產生GC情況相差甚遠，因此在工程項目上應該慎重使用。此處引用網友 HONT的測試作為GC情況參考：
- 同方法下不同模型GC開銷：Box < Sphere < Capsule
- 同模型下不同方法GC開銷：CheckXXX < OverlapXXX < XXXCast