用面向对象思想，管住Unity调皮的AssetBundle

敢想敢做敢拼 · 发表于 2021-1-5 09:53

KSFramework是一个Unity 5 Asset Bundle开发框架和工具集，专注于运行时热重载，使用了SLua作为脚本引擎。

相信每一个使用Unity引擎的老司机都会被它的一个功能所困扰过——AssetBundle。
变味的易用性

Unity是一款主打易用性的游戏引擎。它的开发团队，希望开发者可以低门槛、快速、容易地使用Unity开发游戏，所以Unity在最初以类似JavaScript、类似Python的脚本语言作为主要开发语言。
在移动互联网起步阶段，小游戏是手机游戏应用的主旋律。无数的创业者需要一款跨平台、简单易用的游戏引擎，来快速开发3D游戏产品，这也是Unity近年大火的重要原因。
随着这两年手机游戏过度到端游化、大型化，可以看到的是，Unity已经成为手游开发的首选方案了，其自身的功能和各种围绕它的技术生态日催完善，C#语言也当仁不让的成为首选开发语言。
但是，她的骨子里依旧还是那个标榜易用性的游戏引擎，由于她“易用”这个特点，使用Unity开发大型游戏，开发团队如果在开发之初按照Unity标准的易用方式来制作游戏，到了后期就免不了出现各种各样的坑，需要花费大量的时间去重新重构和代码维护。最典型的情况就是：

一个开头快速功能迭代开发的游戏，直到中后期才萌生热更新的需求，而在Unity里做资源热更（AssetBundle）和代码热更（Lua）是一个不小的工作，需要耗费相当多的精力。
怎么办？加班或延期呗。

回想使用Unity这5年的搬砖经历，Unity里最令我沮丧的功能是它的AssetBundle——不论是打包还是加载，都要花费开发人员大量的时间成本去研究和应用。
起初，你以为它可以像Resource.Load那样轻松加载资源？不是的，它还要手工码代码打包；你以为打包完了就能直接加载调用了？不是的，它还要在加载时注意处理依赖关系。
从Unity的资源方式说起

如前面所说，Unity是一款主打易用性的游戏引擎。它的资源打包方式有两种。

一种是使用Resource模式，这种模式更像是端游时代的资源打包方式，把所有的游戏资源打包成一整块的文件，然后通过索引文件去记录索引，各个具体资源文件散落不同大文件里面的不同索引位置。比如说，暴雪公司的魔兽世界、魔兽争霸的mpq文件就是这样的一个思路。
这种方式完全体现了Unity的易用性，比如一个图片，不管它是PNG、TGA还是PSD，只要丢到Unity里，都会被统一转化成Unity的Texture格式。简单、傻瓜，非常适合小游戏的开发。但是它也有缺点，就是每一次发布最终编译包的时候，都会重新对资源进行一次打包，速度非常的慢，这也反映出它的致命问题，由于资源全部堆砌在一块了，要替换其中的资源变得困难——难以进行资源热更新。
另一个种模式，AssetBundle模式。相比较之下，这个模式看上去就像后来迭代版本的时候加出来的一个功能——基于原有Resource模式的不足，提供一个对资源方式更自由控制的方式。
在Resource模式中，开发者是几乎完全不用操心他们的资源管理的技术细节。直接使用编辑器进行资源编辑，用完以后开发完以后直接打包最终程序就可以了。而Asset Bundle模式则需要自己进行资源的打包加载管理。

在Unity 5.x之前的版本，3.x和4.x，AssetBundle是一个非常难用的功能。你不但要操心资源的管理规范，还要写大量的代码控制的它们的打包，更要命的是，打包不但速度慢，还有数之不尽的坑。相信不少开发团队，都在AssetBundle上花费过不少精力和时间。
我经历过了4个不同的中大型游戏规模的Asset Bundle打包，躺过其中相当多的坑，逐渐的开始掌握它的脾性。回头仔细想一下，其实很多坑完全是没有必要的，但是前提是在设计之初给予相对的重视，提炼统一的方案，就不必说导致后期失控的状况。
在Unity 5.x里，官方推出了一个全新的打包方案，对于程序员而言，可以仅用一行代码打包所有的AssetBundle。尽管它里面还是有一些坑，可是却大大减轻了开发团队的工作。打包方式变简单了，大家可以集中精力研究怎么更好的去把这些Asset Bundle加载起来了。
更好的方式去加载Asset Bundle

Asset Bundle加载资源的API非常的简单，核心其实只是两个函数，一个同步和一个异步。

// 同步加载，直接返回AssetBundle
AssetBundle.LoadFromFile(path);
// 异步加载，返回AssetBundleCreateRequest
AssetBundle.LoadFromFileAsync(path);

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相信每一个游戏开发团队都在官方的这些AssetBundle加载API基础上，封装出自己的加载管理类，这几乎是必须的。封装的方式千奇百怪，怎么样去封装，去封装的比较好？
接下来我所讲述的是一种模仿面向对象的AssetBundle加载管理类封装方式，实现方便加载的同时，又可以更容易的进行实时调试。
这种基于面向对象的方式来设计的AssetBundle加载管理器，我们给他一个名字叫ResourceModule，方便下文讲述。它的主要目的是为了让开发者在方便的加载资源的同时，提供方便的实时调试功能，并且你会在过程中了解到资源文件的热更新策略。
下边将会分成五个部分来介绍ResourceModule：加载、调试、异步、垃圾回收、路由。
加载器——基于追踪对象

// 同步加载，return 直接返回AssetBundle对象
AssetBundle.LoadFromFile(path);
// 异步加载，return 返回AssetBundleCreateRequest对象
AssetBundle.LoadFromFileAsync(path);

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在Unity的标准Asset Bundle加载接口中，同步加载返回了行为结果，异步加载则返回了行为追踪对象。具体来说，同步加载，直接就返回了资源的AssetBundle；异步加载，则返回了异步加载的追踪对象AssetBundleCreateRequest。追踪对象，用于之后进行资源异步加载情况跟踪，被协程轮询判断是否已经异步加载完毕，若完成了可从追踪对象里获取加载资源。
由于同步和异步的加载API不一样，在项目实际应用时，往往没有统一的加载接口。要避免这种情况，可以统一加载行为，都返回追踪对象。这也是ResourceModule加载方式的核心。
函数式接口

在ResourceModule里，提供了两个最简化的加载Asset Bundle API，看上去就跟Resources.Load一样简单。

// 同步方式
var loader = ResourceModule.LoadBundle(path);
var ab = loader.Asset; // get UnityEngine.Object sync
// 异步方式
var loaderAsync = ResourceModule.LoadBundleAsync(path);
var abAsync = loaderAsync.Asset; // null asset, async loading.
while(!loaderAsync.IsFinished)
{
yield return null; // 协程等待
}
abAsync = loaderAsync.Asset; // get UnityEngine.Object async

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这里的函数式接口跟官方的是不一样的地方：ResourceModule的函数式接口的返回值，将始终还是一个AbstractResourceLoader对象，也就是“追踪对象”——对于异步加载，使用追踪对象，可以判断异步加载的进度并获取加载后的资源；对于同步加载，使用追踪对象立即获取资源；它也提供错误处理信息；并且后续所讲及的实时调试，也是基于这个追踪对象。
两个接口的返回值类型是一样的。

abstract class AbstractResourceLoader {
bool IsComplete {get; set;}
bool IsError {get; set;}
object ResultObject;
// .......
}

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看上去，Asset Bundle的加载接口很简单。但本质来说，这只是接下来Loader对象式加载的一个使用简化。
Loader对象

ResourceModule.LoadBundle的本质，是使用AssetFileLoader进行加载行为，并把自己作为追踪对象返回。AssetFileLoader本身是对UnityEngine.Object进行处理，它自身可以通过配置，修改成使用Resources.Load模式或AssetBundle模式。

当AssetFileLoader配置成AssetBundle加载模式，它就会调用AssetBundleLoader进行AssetBundle加载行为，而AssetBundle本身则使用HotBytesLoader进行AssetBundle文件字节码进行加载。

HotBytesLoader是一个热更新桥接器——根据资源“相对路径”和“热更新资源目录”，当热更新资源目录存在对应路径的文件时，使用热更新目录的资源。
所以说，一次加载行为，会有4个Loader产生，它们之间形成链式关系。即AssetFileLoader -> AssetBundleLoader -> HotBytesLoader -> WWWLoader。
如前所说，ResourceModule函数式加载其实Loader对象式加载的一个简化。每一次加载行为都会对应一个Loader对象。那么基于AssetFileLoader，由于它是一个单独的解耦对象，我们还可以针对它一些特定需求的功能扩展：

在不同类型的资源加载中，不同的行为被划分成不同的Loader对象。来给资源加载代码赋予更好的维护性和可读性。同时，由于链式关系的存在，指定的AssetBundle文件，永远只会被加载一次——这样来避免一些项目中常见的AssetBundle文件被重复加载问题。
每一个Loader对象，都有一个静态.Load函数，这是一个工厂函数，每一个Loader对象通过自身的Load静态函数生成Loader，来确保引用计数、状态的正确。

AssetFileLoader.Load(path); //...
StaticAssetLoader.Load(path); // ...

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对象式调试

Unity的Profiler可以方便的提供各种Unity运行时资源的调试功能。它采用快照的方式，捕捉当前运行时状态。只要你对Profiler足够的熟悉，大部分运行性能问题都从中发现。
对于AssetBundle加载，Profiler一是不能实时获取动态，二是即使发现了AssetBundle残留，也难以发现具体是哪部分代码残留了。而这类调试的事情，是可以通过我们游戏里的统一加载接口来更好的发现的。
由于加载所使用的每一次行为都对应着一个Loader追踪对象，所以当我们要对资源加载行为，进行实时调试，简单来说就是对这些追踪对象进行监视。这里用了一个偷懒的方式：Unity引擎编辑器本身就是基于游戏对象的。
那好吧，我们把加载对象，以游戏对象的方式，显示在编辑器上，每创建一个Loader，就紧跟着一个GameObject，达到可视化实时调试的目的。

从上图可知，每一个Loader追踪对象（加载行为）都被一个静态的全局列表包存起来，因此可以额方便的在Unity编辑器上显示它们的具体数量，我们把这些称为“调试对象”，点击后右边还能显示其引用计数和资源路径。
异步风格

Unity的协程是一个非常好用的单线程异步编程方式，让普通开发者在没有线程编程、异步编程的基础下，也可以方便的进行异步编程。
另一种常见的单线程异步编程方式是回调Callback风格，是非阻塞IO语言NodeJS的主要异步方式。
无论是协程还是或者回调，它们都有一个共同的特点，都可以做到是基于单线程进行了异步编程。关于异步编程这个话题可以引申出很长的篇幅，这里就不多介绍了。
Unity开发中，两者各有优点。协程可以让看起来同步的代码实现了异步，但在Unity中它的一个蹩脚的地方是需要另写一个IEnumerator ()函数；而Callback风格则由于C#中强大的匿名函数语法，使得让异步代码写起来更加的方便。
ResourceModule中两种异步风格并存，可以根据喜好使用。
协程式

IEnumerator LoadSomething()
{
var loader = StaticAssetLoader.Load(path);
while (!loader.IsFinished)
{
yield return null;
}
if (loader.IsError)
{
// error
}
var asset = loader.Asset; // get asset...
// ...
}

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这种协程可谓在Unity中最为常见、舒服的异步方式了。使用起来跟Unity原生的WWW差不多。
回调式

StaticAssetLoader.Load(path, (isOk, asset) => {
// get asset async... do something....
});

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相比而言，匿名函数回调的异步风格，可以写更好的代码，并且调用代码更紧密连接。
垃圾回收——基于引用计数

我们都知道Java/C#语言的核心是面向对象，他们之所以那么的强大还有一个杀手锏，就是完全自动垃圾回收机制。因其基于对象的设计，所有对象的生命期都是可以被监视和管理的。
做过iOS开发的同学也知道，Objective-C语言的内存管理使用引用计数的方式来实现的。
由于ResourceModule的加载行为都是基于对象，多个Loader对象有互相引用的关系，ResourceModule模仿了Objective-C引用计数的方式来实现AssetBundle对象的管理。

点开调试对象的GameObject，就能看到调试对象的引用计数信息和加载所耗费的时间。
资源的释放

如要对加载Loader追踪对象进行引用计数递减，可以调用每个Loader里的Release函数：

loader.Release(); // 引用计数-1

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当一个Loader的引用计数为0时，它就会进入到释放队列，待几秒后释放。
为什么不像java那样能全自动的判断对象是否无用自动释放？
嗯，ResourceModule的加载器需要手工释放引用计数。
因为没法捕捉GameObject对象删除事件，Unity并没有提供这样的事件出来监视游戏对象的删除事件，所以无法捕捉说什么时候去把这一个对象的引用递减，所以只能手动的去，进行引用计数的管理。
延迟清理

当一个加载对象被引用计数减为0的时候，他不会被立刻释放。因为存在这样一种场景：当引用变成0的同一时间，同样的资源又被创建一份新的，引用计数立刻变回1。所以如果说当他引用计数为0时候，立刻就被清理了，同时又被创建，这里，就会造成了重复的对这份内存资源创建和释放。
路由——管理资源加载的路径

Unity是一个跨平台的游戏引擎，每一个平台都会有它特殊的处理资源的路径方式，在Unity中一般我们常见的是StreamingAssets和PersistentDataPath两种路径。
可是这里面，也隐含有不少的坑，比如说，在windows平台里面，路径URL，斜杠必须得3个///。安卓平台下，StreamingAssets目录是不能同步读取的（APK内目录），但是包括iOS在内的其他所有平台都是可以通过同步File.ReadAllBytes读取的。
不仅如此，由于Asset Bundle的打包是平台定向性的：打出Android的Asset Bundle，不能再iOS下使用；反之亦然。因此，AssetBundleLoader加载器在实际运行时，需要一个路由管理器来告诉它什么样的平台，使用哪里的Asset Bundle目录。我把这叫作“路由”。

所以在ResourceModule中，路由管理器做了很多路径的识别的工作，来统筹各种不同平台下的资源路径，来整个Asset Bundle模块的开箱即用。
热更新

我们使用AssetBundle，无非最想解决的就是一个需求——热更新。
热更新的两个核心要素，资源路径读取与下载更新。
资源路由管理器，除了平台差异化路径处理，另外的核心功能就是热更新路径处理了——即此前所说的，优先判断PersistentDataPath路径是否存在指定的热更文件。
后记

以上我们分别从加载、调试、异步、垃圾回收、路由5个方面，介绍了这种基于面向对象的思想设计的用来进行AssetBundle加载的ResourceModule管理器。
它的本质是将行为进行对象化。概括来说就是把加载行为以对象的方式保存起来。
它的代码开源放在「Github ResourceModule」，是Unity开发框架KSFramework的核心部分。对于很多使用者来说，ResourceModule就像一个黑箱子，虽然一直能用，但是一直不好理解它的内部构思，所以就有了本文。
Unity的资源管理是一个很大的话题，本文仅仅从它的加载方式着手提出一种方案，更多深入的细节，更多的坑，还得伴随项目的进度而慢慢积累经验。更多的经验，可以私信跟我交流，我也愿意跟你分享。

一不小心洋洋洒洒的写了4000多字，篇幅稍长，如果对Asset Bundle机制没有太深入了解的话，当中有一些地方可能不好读懂。出现这种情况，那肯定不是你的问题，而是我没有写清楚。希望在评论处留下宝贵的建议！

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