uLua和toLua原理解析

Ylisar

https://www.cnblogs.com/yptianma/p/11797934.html
在聊ulua、tolua之前，我们先来看看Unity热更新相关知识。
什么是热更新

举例来说： 游戏上线后，玩家下载第一个版本（70M左右或者更大），在运营的过程中，如果需要更换UI显示，或者修改游戏的逻辑，这个时候，如果不使用热更新，就需要重新打包，然后让玩家重新下载（浪费流量和时间，体验不好）。 热更新可以在不重新下载客户端的情况下，更新游戏的内容。 热更新一般应用在手机网游上。
为什么要用lua做热更新

其实C#本身的反射机制可以实现热更新，但是在ios平台上：

1. System.Reflection.Assembly.Load
2. System.Reflection.Emit
3. System.CodeDom.Compiler

复制代码

无法使用，而动态载入dll或者cs的方法就这几个，因此在ios下不能动态载入dll或者cs文件（已经编译进去的没事），就把传统dotnet动态路径封死了。
所以，只能通过把lua脚本打进ab包，玩家通过解压ab包来更新游戏逻辑和游戏界面。
lua热更技术

ulua & toluaxluaslua…

lua热更新流程

原理

使用assetbundle进行资源的更新，而由于lua运行时才编译的特性，所以lua文件也可以被看成是一种资源文件（与fbx、Image等一样）可以打进ab包中。
流程

对比files清单文件更新文件解压AB包中的资源初始化

游戏运行时从服务器下载files.txt清单文件,与本地的files.txt清单文件进行对比。如果新下载的files里面的md5值与本地files的md5值不一样,或者本地清单里根本没有这个文件就从服务器下载这个ab包到PersistentDataPath文件夹(可读写)中。下载完毕后解开AB包中的资源,然后完成初始化。
ulua&tolua原理解析

既然使用了lua作为热更脚本，那肯定避免不了lua和C#之间的交互。
C#调用lua

C#调用lua的原理是lua的虚拟机，具体步骤可参见我的博客
也可以看看简单的示例：

1. private string script = @"
2.             function luaFunc(message)
3.                 print(message)
4.                 return 42
5.             end
6.         ";
7. void Start () {
8.         LuaState l = new LuaState();
9.         l.DoString(script);
10.         LuaFunction f = l.GetFunction("luaFunc");
11.         object[] r = f.Call("I called a lua function!");
12.         print(r[0]);
13. }

复制代码

lua调用C#

反射

旧版本的ulua中lua调用C#是基于C#的反射。
C#中的反射使用Assembly定义和加载程序集，加载在程序集清单中列出模块，以及从此程序集中查找类型并创建该类型的实例。
反射用到的命名空间：

1. System.Reflection
2. System.Type
3. System.Reflection.Assembly

复制代码

反射用到的主要类：

System.Type 类－通过这个类可以访问任何给定数据类型的信息。System.Reflection.Assembly类－它可以用于访问给定程序集的信息，或者把这个程序集加载到程序中。

ulua反射调用C#示例：

1. private string script = @"
2.             luanet.load_assembly('UnityEngine')
3.             luanet.load_assembly('Assembly-CSharp')
4.            GameObject = luanet.import_type('UnityEngine.GameObject')        
5.            ParticleSystem = luanet.import_type('UnityEngine.ParticleSystem')         
6.    
7.             local newGameObj = GameObject('NewObj')
8.             newGameObj:AddComponent(luanet.ctype(ParticleSystem))
9.         ";
11. //反射调用
12. void Start () {
13.                 LuaState lua = new LuaState();
14.                 lua.DoString(script);
15.         }

复制代码

可看到通过反射（System.Reflection.Assembly）把UnityEngine程序集加入到lua代码中，通过反射（System.Type）把Unity.GameObject和Unity.ParticleSystem类型加入到lua代码中，这样我们便可以在lua中像在C#里一样调用Unity定义的类。
去反射

现版本的ulua（tolua）中lua调用C#是基于去反射。
去反射的意思是：
把所有的c#类的public成员变量、成员函数，都导出到一个相对应的Wrap类中，而这些成员函数通过特殊的标记，映射到lua的虚拟机中，当在lua中调用相对应的函数时候，直接调用映射进去的c# wrap函数，然后再调用到实际的c#类，完成调用过程。
具体调用过程可参考： Unity3d ulua c#与lua交互+wrap文件理解
因为反射在效率上存在不足，所以通过wrap来提升性能。但是因为wrap需要自己去wrap，所以在大版本更新是可以用到的，小版本更新还是使用反射。
C#与Lua数据交互（lua虚拟栈）

C#与lua的数据交互是基于一个Lua先进后出的虚拟栈：
（1）若Lua虚拟机堆栈里有N个元素，则可以用 1 ~ N 从栈底向上索引，也可以用 -1 ~ -N 从栈顶向下索引，一般后者更加常用。
（2）堆栈的每个元素可以为任意复杂的Lua数据类型（包括table、function等），堆栈中没有元素的空位，隐含为包含一个“空”类型数据
（3）TValue stack[max_stack_len] // 定义在 lstate.c 的stack_init函数
关于Lua虚拟栈入栈的具体操作做可以见下图：
更详细的可见： Lua初学者（四）–Lua调用原理展示（lua的堆栈）
C#与Lua通信（P/Invoke）

所有的通信都是基于P/Invoke模式（性能低）类似JNIP/Invoke：公共语言运行库（CLR）的interop功能（称为平台调用（P/Invoke））命名空间：System.Runtime.InteropServices

示例：

1. [DllImport(LUADLL, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
2. public static extern IntPtr luaL_newstate();

复制代码

P/Invoke 要求方法被声明为 static。
P/Invoke性能：
为啥P/Invoke看起来这么慢？

（1）寻址方式：调用时指定了CharSet=CharSet.Ansi 那么CLR首先在非托管的DLL中寻找，若找不到，就用带A后缀的函数进行搜索造成开销，可将ExactSpelling的值设为true防止CLR通过修改入口名称进行搜索。
（2）类型转换：在Managed Code和Native Code间传递参数和返回值的过程成为marshalling。托管函数每次调用非托管函数时，都要求执行以下几项操作：

将函数调用参数从CLR封送到本机类型。执行托管到非托管形式转换。调用非托管函数（使用参数的本机版本）Interop在进行封送时候，对bittable可以不进行拷贝，而是直接内存锚定。将返回类型及任何“out”或“in,out”参数从本机类型封送到 CLR 类型。

（3）VC++ 提供自己的互操作性支持，这称为 C++ Interop。 C++ Interop 优于 P/Invoke，因为 P/Invoke 不具有类型安全性，参数传递还需要做类型检查。
Bittable类型（byte,int,uint）与非Bittable类型（char, boolean,array,class）
参考书： NET互操作 P_Invoke，C++Interop和COM Interop.pdf
ulua的优化方式汇总

BinderLua太多wrap很慢（反射与去反射共存）Lua代码打入AssetBundle为了绕过苹果检测动态注册Wrap文件到Lua虚拟机（tolua延伸）ToLuaExport. memberFilter的函数过滤尽量减少c#调用lua的次数来做主题优化思想尽量使用lua中的容器table取代c#中的所有容器例子CallLuaFunction_02里附带了no gc alloc调用方式Lua的bytecode模式性能要低于Lua源码执行取消动态参数：打开LuaFunction.cs文件，找到函数声明：

1. public object[] Call(params object[] args){
2.     return call(args, null);
3. }

复制代码

取消动态参数args，可用较笨方法，就是定义6-7个默认参数，不够再加。

安卓平台如果使用luajit的话，记得在lua最开始执行的地方请开启 jit.off()，性能会提升N倍。记得安卓平台上在加上jit.opt.start(3)，相当于c++程序-O3，可选范围0-3，性能还会提升。Luajit作者建议-O2