Unity手游实战：从0开始SLG——性能篇（一）性能概念介绍 ...

Ilingis

性能话题应该是近两年手游圈里最热门的话题之一了。
1 性能优化概念

随着手机游戏开发管线的不断成熟，越来越多的事情开始需要专业化和精细化，比如几年前的TA。现在，手游的性能优化逐渐也开始成为一个独立的岗位，甚至可以和TA、图形程序员待遇相当。这导致的影响就是游戏程序员的分支路线开始呈现多元化。


而对于绝大多数的程序员可能只能走前两条路线了。相对而言下面这个方向都需要有一定的横向能力，尤其是管理岗位，对于交际和沟通有着相当大的要求。
TA和引擎有一些共同点，都需要丰富的图形知识，但不同的是TA现在是归属在美术组的，这个岗位是一个偏业务向的也就是解决实际项目问题的岗位，另外因为归属于美术组，所以一定程度上TA还偏设计向。也就是说，一些表现方案应该是由Ta进行技术和原型验证，没问题之后再由前端程序进行接入整合。
而引擎程序员则偏向于架构向的。也就是说这些图程会制定渲染管线，搭建渲染架构，这些内容往往会脱离具体业务，而成为公司/行业标准的一个部分。
如果要举个例子的话，可以认为图形程序员是编写photoShop的岗位，而TA是使用PS做海报和设计的岗位。最后前端程序员会拿着TA做的海报，根据实际的张贴需求，打印不同的大小，甚至裁剪其中的一些部分。
当然这个比喻不一定恰当，但基本可以描述图程和TA的关系。
那么接下来就是现阶段最火的岗位，性能优化了。个人觉得催化这个岗位的主要原因还是因为商业引擎越来越成熟，手游开发客户端的门槛越来越低导致的。当然另外一个原因还是因为当前国内的游戏市场的版号限制，导致越来越多的公司要做出海计划。既然要出海，那就不能只考虑欧美国家，像东南亚，印度，巴西等比较落后和贫穷的国家也是需要考虑的，甚至很多时候是优先考虑的（主要原因还是推广成本低，导量便宜）。
门槛低导致越来越多的Game Play程序员无法理解商业引擎的实现原理，甚至培训几个月就来上岗，写出来的代码几乎是属于灾难性的。而出海贫穷地区则因为手机设备的落后，低端导致游戏必须要严控性能才有可能在落后国内5年的硬件上跑起来。
这个时候必须要有一个人能够挑起性能这个大梁，达成一夫当关万夫莫开的气势。所有有性能问题的设计、代码或者实现统统在这里被挡回去。但这说的很容易，够资格胜任的人却很少。和TA、图程的专业知识不一样，性能岗位需要精通的是引擎和实现。
这就要求：
1 需要对引擎使用有较高的熟练度。这就隐性的要求该岗位人员的从业和引擎使用年限、项目经历、解决方案和见识、引擎的各种设置和实现原理等。
2 扎实的基础和基本功。引擎再好也需要自己写代码。如果不了解自己语言的特性、设计模式、数据结构等就没有办法检查除别人代码里的深层次原因。
有人可能会好奇，难道主程不能做吗？一般能当主程的技术肯定都还行啊。额，我的结论是，哪怕主程合格能cover，他也不应该去做。因为管理岗和技术岗是独立区分的岗位，它们有不同的岗位职责。对于主程而言，更多的工作是怎么分配协调任务，怎么保障进度，怎么做技术沉淀和人员梯队。有机会我们可以专门聊聊主程应该做什么。但现在要理解的话，可以打一个简单的比方，主程好比是班主任/辅导员，班主任首先自己是个老师，当然也会教自己擅长的科目，但更多的精力还是放在怎么提高班级整体水平上。
说回性能优化这个岗位，我们组里的岗位我设定的职责为，不做具体开发业务，只负责规划、查找、解决项目中的性能问题。也就是什么都不做，又什么都要做。
好了，累死我了，终于能说，什么是性能问题了。
2 性能问题

所有的性能问题都可以归结于一句话：硬件受委屈了。
1 它们承担了它们这个级别不应该有的压力。 例如，CPU计算压力过大，GPU的绘制压力过大，CPU和GPU数据交互过大，过频繁，内存消耗太大等等。
但是造成这些硬件委屈的原因则有很多很多种情况。比如，CPU的委屈可能来自于，不合理的代码循环，不必要的逻辑运算，频繁的内存申请导致的GC，过多的蒙皮动作，大量的粒子计算，超多的物理模拟，超多、超大的文件加载等等。



一核有难，九核围观

内存的原因可能来自，过大的纹理、资源、文件、数据，过多的托管内存申请，不恰当的内存管理和释放机制，不恰当的缓存管理，过多的SDK和工具引入，冗余的三方代码和库，没有做变体剥离的Shader等等。



各个平台上，内存泄露的问题都比较严重

GPU的问题则可能来自于，过多的顶点和三角面，过多的OverDraw，过大的纹理，过复杂的Shader计算，过多的纹理采样，复杂的后处理效果等等。



（Upr的GPU页签，关于GPU的一些常用参数）
2 它们没有受到应有的尊重。 也就是说，本来我可以做的更好，但是由于你不懂我，或者你的失误，导致我的能力没有得到最佳发挥（喂，不是这么用的！）。
最典型的就是DrawCall。大部分都知道DC越高，性能越差，却有很多人无法真正回答正确DC高为什么会有性能问题（至少我面试过的人里占一大半），实际上它最大的原因是因为GPU需要等待，也就是处于空闲状态。
另外一个就是不同类型的GPU纹理格式压缩，大家或许都知道，要把纹理设置成ETC1，ETC2，ASTC，PVRTC，却很少人（我面试过的人中）知道为什么。
还有对于Mono内存的申请机制不了解，就不知道为什么要先申请大内存的，然后再申请小内存等等。
3 性能问题的具体表现

知道了性能问题的根源，也知道造成性能问题的原因，那么怎么样把它们和具体的表现挂上钩，从而能够快速排查性能问题呢？或者说，有关于性能问题的具体表现是啥，怎么样才知道项目遇到了性能问题？
这里我把性能问题的具体表现总结为两个方面， 卡和慢 。
卡表现在那些地方？当你打开某个界面的时候，界面是一顿一顿的从边缘滑动进来，或者打开之后过比较长时间才能加载出来。
进入一个场景的时候，loading了很久，进度条一直不动,进入场景之后，看别人走路跟滑冰一样。
手机发烫，耗电量急剧增加，运行的好好的突然ANR一下。
一到团战闪退了。要么就是卡死不动了。
更极端一点，场景其他地方都很流畅，只要一到这个水坑边上就掉帧。
更早的时候，流量资费没降下来之前，数据流量也会算作性能的一个部分。
但这里要提一嘴，并不是只要遇到上述情况就归于性能问题。游戏开发一般会有一个参照的适配机型，分为高中低配三个档次。中配就是要能够展现出所有项目预期的设计和效果。而高配会在中配的基础上适当调高效果和帧率，比如增加描边，更好更好的纹理，更多更华丽的特效等等。而低配机型，我们一般只保证功能，不保证效果。
那些比低配机型更低的，就不会考虑了，能玩你就将就玩，不能玩请你换机器。
也就是说，很多的性能其实是和参照机型挂钩的。举个例子，PSS（实际使用的物理内存）在中配机型上占800M，2020年的中配机1500-2000元，内存怎么也的有个4G了，哪怕只有2G压力也不大。所以这个指标我们再中配机型上是能接受的。
但是，这个指标在我们的低配机型上就不能接受，我们现在的低配机型可能就是东南亚的平均水平，所以有可能会它会跑在内存只有1G的低端机器上。800M的PSS极容易造成闪退。这个时候，我们的性能优化就需要上场，针对低端机型做内存方面的优化。
这些优化的策略有的是基于整体的，也就是说，高中低配都受用，有些仅仅是针对机型的，比如换一些精度更低的纹理，减少一些不必要的装饰加载，限制同屏显示的内容等等，具体手段需要因项目而异。
4 工具和服务

抓取性能问题的工具有很多，最常用的是Unity自带的两个。


Porfiler可以调试很多模块的参数，但我基本上用它抓CPU和内存。另外要说一下的是，因为Editor本身会占用很多额外消耗，所以直接用编辑器调试需要自己能排除掉Editor自身的干扰，也就是说你看的问题可能在实际机器上并没有，又或者没有这么凸显。最准确的方式就是用真机调试，但大多时候性能点并不会转移，只是精确度的问题，所以开发时候用编辑器调试定位问题，然后修改之后在真机验证。
自带的第二工具是FrameDebug


这是用来调试渲染的，在这里可以逐帧的调试渲染，看到每一帧的渲染数据。比较适用于有一定图形知识和能力的人，比如TA和懂图形知识的程序员。他们可以在这里查看到，实际的渲染情况是否超出了预期，比如该合批的没有合批，原因是啥。
另外也建议一些UI经验丰富的人学会查看UI层面的DrawCall情况，从而减轻UI部分的渲染压力。
另外也可以给大家推荐一下UWA的几个测试工具。


这些工具都是基于真机运行收集的数据，准确度高，维度也多。尤其是GOT，如果团队有性能解读能力，这个工具的性价比是最高的，一次付费之后可以一直使用。
UWA是很老牌的性能优化服务商，做的时间久，经验丰富。除了本地测试产品之外，他们也有云端测试产品和驻场服务。


云测试就是你们提交包给他们的网站，他们会使用真人帮助测试，然后生成一份性能报告。性能测试报告大概长下面这样子：


报告分为免费报告和专业报告。专业报告参数更多，更全面，会有专门的专家负责解读。但免费报告他们其实服务的也很好，基本上会基于报告的数据给与一些意见和建议。
第二个是Unity自己的UPR服务。这个是目前Unity正在做的方向，大概也是未来侑虎强有力的竞争对手。他们的测试方式和侑虎略有不同，侑虎是提交包之后，相关人员对接确定哪些地方重点测试，然后由侑虎人员去跑然后生成报告，也就是托管测试。而UPR是给了两种工具，一种是基于PC的，一种是真机APP的，你可以通过这两个工具自己去跑，然后上传测试数据，网站后台生成报告数据。
UPR的报告没有分免费和付费，但同样也不提供对接和基础解读，如果要解读需要付费（和侑虎付费模式一样）。另外还有一点，UPR现在是全免费，不限次数的。UWA的免费每个月一次并且提供基础解读。所以，我觉得大家选择的时候，要根据自己团队的能力，看看选哪个更好。


第三个是Unity和UWA都有的驻场优化服务，主要就是给没有能力做优化的团队，查找、分析项目问题，以入驻的形式，帮项目把性能点摆平，这个我没用过，在次就不多介绍了。
除了Unity自有的工具和第三方工具之外，也可以根据需要自己创建工具。基于ScriptImporter，我们可以写很多自动化监测和修改的脚本。同时也可以利用Unity Editor下的一些API完成对资源的检测。下面就是我们团队自己写的针对各种美术资源或者的查询和监测。


说到这，我说个比较有意思的工具，因为要做低端机的分段适配，我们需要有一套算法来推测机型属于哪一档。组里的小伙伴很给力，自己写了爬虫，爬了市面上大部分安卓机器的型号和数据，然后做了一个工具和评分提供给策划和QA，让他们能够快速的判别一个机器属于哪一档。




5 结尾

性能的话题暂时先聊这么多，我大概会写一个基于性能的系列，会详细聊聊各种性能相关的问题。另外，推荐一下本人的教程汇总：