Unity3d跨平台原理是什么？

资源大湿 · 发表于 2021-4-25 09:35

Unity3d是如何实现跨平台的，是基于mono的吗？那它如何保证所有的平台上都安装了mono运行时？如果不是，那又是如何实现跨平台的？

unityloverz · 发表于 2021-4-25 09:38

这个问题似乎有点久远了，不过没关系，最近正好给团队做了一次IL2CPP的普及，顺便来回答一下吧。
1、说到跨平台不得不说的一个东西叫做CIL（Common Intermediate Language）通用中间件语言，
这是一个在.net FrameWork框架下的中间件，是一个大家公认的标准，可以理解为低阶的，人类可读的语言。由于早期的.net不开源，所以Xamarin当时就主持开发了一个开源的代码工具，目的就是把CIL从微软的.net平台解放出来，变为通用的与平台无关的运行环境。概念上可以把mono的VM理解为java的VM。
2、Unity早期的版本是支持很多种开发语言的，比如BOO、UnityScript、C#等。但是由于C#强大的特性，逐渐淘汰了其他两种，现阶段几乎都由C#进行开发。而原理也都很简单，不管你用哪种前台语言，最终都会被编译成IL。
3、一个完整的MONO编译运行流程大致如下，最终它们会跑在指定的MONO VM之中。
4、那既然VM已经能实现跨平台了，为何现在的Unity版本需要全面放弃MONO，转而使用IL2CPP呢？
5、Unity使用Mono虽然解决了跨平台的难题，但是也引入了更多的难题。比如对于VM的维护。这也是题主所提到的，有多少平台就需要维护多少个平台的VM。这是一个非常耗时耗费精力的工程，尤其在于Unity自身版本需要不停更新迭代的同时，再去维护老旧的VM虚拟机的升级与BUG相当困难。
除此之外，虽然Mono本身是开源的，但是商业使用还是收到一定的版权限制，而低版本的MONO就无法使用C#的强大特性，如果做Unity开发的同学应该知道，前些年，只能使用Mono2.x的版本，导致非常多的C#代码无法实现。
最后，因为MONO需要运行在虚拟机内，相比于编译成原生的CPP代码而言，效率非常低。
还有一个问题是谷歌64位版本问题，MONO也无法解决。
6、效率的差异主要来自于两种编译技术，一种是JIT，一种是AOT。这个详细技术可以自行搜索，略过。
7、现阶段Unity所使用的过渡方案是IL2CPP，它的原理也很简单，大概就是在IL代码之后，再进行一次转译，将其转化为Cpp代码，然后再利用不同平台的优化过的编译器，编译为对于平台的目标代码。
这里要稍微注意的一个东西是IL2CPP VM。不是说都编译成CPP代码了吗？怎么还要虚拟机？严格来说，这不是一个虚拟机，而是一个简易的内存管理器。毕竟MONO使用的是内存托管机制，工具虽然可以翻译代码，但是翻译不了机制。所以这里的VM可以理解为运行时的内存管理器。

最后，IL2CPP只是Unity的过渡方案，真正Unity想做的是Burst。这个涉及到LLVM和后端编译，内容很大，不细说。我的另一篇文章里有对此的粗略描述。
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------------------------------11月9号更新----------------------
过了一个周末，收到了很多赞赏，有些朋友在评论里提到了Mono64其实可以解决64位的问题，这里再更新一下对于这个问题的阐述，之所以Unity没有继续使用Mono来解决谷歌64为版本的问题，主要是因为针对ARM64运行时不开源，并且没有授权许可，同时也明确表示以后也不会支持。
这个决策很容易理解，虽然IL2CPP是过渡方案，但是基本上能从根上解决需要不停的维护无限多个MONO虚拟机的问题。
另外，还有朋友私信提到，跨平台原理是不是还应该提一提图形方面的，毕竟不同平台的图形接口都不一样，这里大家也会好奇的。
好吧，我先准备一下，空了更新上来。。

kirin77 · 发表于 2021-4-25 09:48

所有的平台打包程序里带个mono runtime，ios之外的平台是jit，ios平台是编译时把IL代码转为目标码，也就是Full AOT。

总的来说，跨平台目前确实靠mono。

DomDomm · 发表于 2021-4-25 09:54

mono只是让用户写的C#、JS等语言只要写一遍，就可以发布到unity3d支持的平台上。整个Unity3d的跨平台，涉及到很多方面。譬如，渲染层采用OpenGL，可以实现在各个平台上的通用。但是因为考虑到DX在很多支持的平台上的优越性，用户会用的着，所以也得支持。为了实现这块的跨平台，必须有相关的中间层支持来把这块帮用户做掉，实现渲染层的跨平台。其他的，物理引擎，采用第三方的，也得选择在各个平台上都支持的。其他各个模块也类似，必须寻找在各个平台上都支持的，或者是基于C++、C等能在语言层次跨平台的，然后通过编译出不同的平台上的中间件来支撑整个引擎。

JamesB · 发表于 2021-4-25 10:02

Unity 3D跨平台是基于开源.net 平台 Mono来实现的。.net是微软提供的一个概念，核心意涵就是C#, J#等编程语言开发项目，.net开发工具将这些语言的代码编译成.net 虚拟机的字节码。C#.net字节码，J#转.net字节码, 微软把.net的虚拟机内置到微软家族的操作系统里面（Windows, WinPhone等），并开放出.net的标准。Mono是一个开源的代码框架，他的目标就是要基于.net标准来实现跨平台.net虚拟机与开发工具，支持Linux, Windows, android, IOS等。所以Unity跨平台选择Mono, Unity是基于Mono框架下开发出来的跨平台的游戏引擎。iOS下有点不一样，Unity会通过IL2CPP 将.net代码转成C++代码来编译成iOS版本的。

NoiseFloor · 发表于 2021-4-25 10:09

1. 基于mono
2. 打包的时候把mono 打进去了

DungDaj · 发表于 2021-4-25 10:16

Unity3D实现原理在于使用了叫CIL（Common Intermediate Language通用中间语言，也叫做MSIL微软中间语言）的一种代码指令集，CIL可以在任何支持CLI（Common Language Infrastructure，通用语言基础结构）的环境中运行，就像.NET是微软对这一标准的实现，Mono则是对CLI的又一实现。由于CIL能运行在所有支持CLI的环境中，例如刚刚提到的.NET运行时以及Mono运行时，也就是说和具体的平台或者CPU无关。这样就无需根据平台的不同而部署不同的内容了。所以到这里，各位也应该恍然大了。代码的编译只需要分为两部分就好了嘛：

具体如何实现，可以参考下文Unity3d跨平台原理介绍

redhat9i · 发表于 2021-4-25 10:26

在业务层面，或者某些api层面，比如图形api，Shader做一层抽象设计，然后按照这个设计，每个平台做一个实现。所以所谓的跨平台，其实是引擎帮你把每个平台的工作都做了。这就是引擎的价值。
从本质上说，引擎提供的是一种外包服务。这种外包服务是一种预制的服务，而不是定制服务。你购买了引擎，相当于你购买了这种外包服务。

RedZero9 · 发表于 2021-4-25 10:36

Unity的跨平台不可能单纯的归属到mono。
这需要从如下几个方面去描述它的跨平台能力的设计思路。
其一，Unity Runtime，其实质就是C++代码，通过不同的平台进行交叉编译生成对应平台的可识别的lib，从而提供你基础底层引擎。
其二，脚本语言mono，Unity通过C#作为与其C++进行交互的主体语言，也是我们开发Unity时使用的默认语言选项。具体的原理其他回答说的很详尽了没必要描述。
其三，RHI，即对底层Graphic驱动的高级抽象封装，让Unity的Runtime可以根据目标平台使用对应的Graphic API进行图像绘制。
另外，Unity提供了il2cpp，其通过分析C#的il指令，生成对应的C++文件，然后通过交叉编译生成目标平台文件得以实现跨平台能力。

super1 · 发表于 2021-4-25 10:40

这个跟lua不是一个道理吗，你要使用lua，自然要带上lua虚拟机。然后你要了解iOS平台的限制，才能理解why AOT

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