Unity 性能优化-代码

七彩极 · 发表于 2023-3-4 21:31

1、GameObject本机-托管桥接

与C#对象相比，GameObject和MonoBehaviour是特殊对象，因为它们在内存中有两个表示：一个表示存在于管理C#代码相同系统管理的内存中，C#代码是用户编写的（托管代码），另一个表示存在于另一个单独处理的内存空间中（本机代码）。数据可以再这两个内存之间移动，因此每次移动都会导致额外的CPU开销和可能的额外内存分配，这种效果一般称为跨越本机-托管的桥接。
由以上理论，触发这种额外开销的有以下两种常见情况：
对GameObject空引用检查
一般我们使用以下方式对GameObject空引用检查：
if(gameObject!=null){
//DoSomething
}另一种更好地方式是利用System.Object.ReferenceEquals()，其运行速度大约是上边的两倍：
if(!System.Object.ReferenceEquals(gameObject,null)) {
//DoSomething
}以上方式也适用于MonoBehaviour。
GameObject的字符串属性
从GameObject中检索字符串属性是另一种意外跨越本机-托管桥接的方式。通常使用的两个属性是tag和name，因此使用这两个属性是不好的，然而GameObject提供了CompareTag()方法，它则完全避免了本机-托管的桥接。
即使用gameObject.CompareTag(&#34;tag&#34;)而不是使用gameObject.tag==&#34;tag&#34;。除此之外，name属性没有对应方法，因此尽可能使用Tag属性。
2、获取组件优化

Unity中获取组件GetComponent()有3个可用的重载，分别是GetComponent(string)，GetComponent< T >()和GetComponent(typeof(T))。在这三个方法中，最好使用GetCompnent< T >()重载。
此外，GetComponent()方法也不应该运用在类似Update()逐帧计算中，最好的方法是初始化过程中（Awake或Start等）就获取引用并缓存它们，直到需要使用它们为止。同样的技巧也适用于在运行时决定计算的任何数据，不需要要求CPU在每次执行Update()时都重新计算相同的值，因此可以提前将其缓存到内存中。
3、移除空的回调定义

在MonoBehaviour脚本中常用其周期函数，常用的有Awake()、Start()、Update()、FixedUpdate()等，这些回调函数会在场景第一次实例化时添加到一个函数指针列表中，又因为在所有的Update()回调（包括场景中所有的MonoBehaviour）完成之前，渲染管线不允许呈现新帧，因此当场景中有大量MonoBehaviour脚本时（包含空的Start()或Update()），场景的初始化以及每帧都会严重消耗资源从而影响帧率。因此我们需要在编写脚本时注意删除空的周期函数，例如Start()，Update()等。
4、运行时修改Transform的父节点

Transform组件的父-子关系比较像动态数组，因此Unity尝试将所有共享相同父元素的Transform按顺序存储在预先分配的内存缓冲区中，并在Hierarchy窗口中根据父元素下面的深度进行排序。这种数据结构允许整个组中进行更快的迭代，对于物理和动画等多个子系统有利，但是如果将一个GameObject的父对象重新指定为另一个对象，父对象必须将子对象放入预先分配的缓冲区中，并根据新的深度对所有Transform进行排序。另外如果父对象没有预先分配足够的空间，就必须扩展缓冲区。对于较深、复杂的GameObject结构，这需要一些时间来完成。
通过GameObject.Instantiate()实例化新的GameObject时，想为其设置一个父物体，在我们使用时很多情况会写成类似以下代码：
GameObject listItem = (GameObject)Instantiate(Resources.Load(&#34;Prefabs/UI/Items/PersonListItem&#34;));
listItem.transform.SetParent(m_PersonSelectContnt, false);以上情况在listItem实例化之后立即将Transform的父元素重新修改为另一个元素，它将丢弃一开始分配的缓冲区，为了避免这种情况，应该将父Transform参数提供给GameObject.Instantiate()调用，这调用可跳过这个缓冲区分配步骤，从而提升一部分性能：
GameObject listItem = (GameObject)Instantiate(Resources.Load(&#34;Prefabs/UI/AMMT/Items/PersonListItem&#34;, m_PersonSelectContnt, false));5、减少对Transform的改变

我们在做各种需求的时候，经常会需要改变物体的位置、旋转。而每当我们改变Transform组件的属性时，Transform组件会立刻发出一个OnTransformChanged消息，它不仅发送给当前改变的这个物体，还会发送给它所拥有的所有组件，以及物体的子物体及其组件。在子物体比较多(层级比较多)的情况下，这种递归的开销是值得警惕的。要减少这个开销，可以从两方面入手：
尽可能减少transform的属性修改。虽然是这样说，但是这通常都是比较困难的。毕竟transform的修改大部分情况下都是必需的。不过我们可以尽可能减少不必要的属性修改；比如计算中的一些中间结果不要set回transform中，而是最后把最终结果set一次。
尽可能减少子物体的数量。这通常是我们需要重点关注的。场景中的动态物体一般不要设置的层级太深。比如对于带有动画的物体，勾选Optimize Game Object。这会使物体的transform层级大大降低。一般来说都是建议勾选的。只有一种情况不能勾选：你想要在脚本中改变角色的骨骼的位置、旋转等。如果你勾选了，那么物体骨骼的transform是取不到的，即使你设置了Extra Transforms to Expose，可以取到transform，但是这已经不是那根骨骼的transform的引用了，因此，修改它并不能影响骨骼的transform。
6、避免在运行时使用Find()和SendMessage()

SendMessage()和GameObject.Find()方法非常昂贵，应不惜一切代价尽量避免使用。Find()会迭代场景中的每个GameObject对象。不过，在场景初始化期间调用Find()有时是可以的，例如在Awake()或Start()中。
7、Vector计算

在进行向量乘法计算时，有一点需要注意乘法顺序，因为向量乘比较耗时，所以我们应该尽可能减少向量乘法运算。可以基于之前CustomTestTimer来做一个实验：
private void Start()
{
      int numTests = 1000000;
      using (new CustomTestTimer(&#34;向量在中间&#34;, numTests))
      {
         for (int i = 0; i < numTests; i++)
         {
            Func1();
         }
      }
      using (new CustomTestTimer(&#34;向量在最后&#34;, numTests))
      {
         for (int i = 0; i < numTests; i++)
         {
            Func2();
         }
      }
}

private void Func1()
{
      Vector3 a = 3 * Vector3.one * 2;
}

private void Func2()
{
      Vector3 a = 3 * 2 * Vector3.one;
}
最终结果如下：

由结果可以看出，以上两个方法结算结果相同，但是Func2却比Func1耗时少，因为后者比前者少了一次向量乘法。所以，应该尽可能合并数字乘法，最后再进行向量乘。
8、循环

在迫不得已需要写多重循环时，应该尽量把遍历次数较多的循环放在内层。做测试如下：
private void Start()
{
      int numTests = 10000000;
      using (new CustomTestTimer(&#34;大循环在外&#34;, numTests))
      {
         for (int i = 0; i < numTests; i++)
         {
            for (int j = 0; j < 2; j++)
            {
                  int k = i * j;
            }
         }
      }
      using (new CustomTestTimer(&#34;大循环在内&#34;, numTests))
      {
         for (int i = 0; i < 2; i++)
         {
            for (int j = 0; j < numTests; j++)
            {
                  int k = i * j;
            }
         }
      }
}
测试结果如下：

9、MonoBehaviour

非必要不要继承MonoBehaviour，因为MonoBehaviour中有很多unity定义的属性方法。实例化出来用不到，就是浪费。
10、拆装箱

减少拆装箱操作，相同操作方法用泛型
一种常规易造成拆装箱的写法：
string str = string.Format(&#34;{0}&#34;, 1);
上面会造成拆装箱，下面的写法就没问题
  string str = 1.ToString();
注意：string str = string.Format(&#34;{0}&#34;, i.ToString());依然会有拆装箱
11、string 与 stringBuilder

多次操作字符串使用stringBuilder，对string每次操作都会生成新的对象，从而产生GC垃圾。
stringBuilder如果能确定长度，最好先指定长度。
12、结构体

对于值类型的集合结构使用结构体。占的是栈内存，栈内存效率较高
但栈内存总容量也就是1M,而且在进行形参传递时会进行值拷贝
13、系统自带默认值

Vector3 v3 = new Vector3(0，0，0); 与 Vector3 v3 = Vector3.zero;使用Vector3.zero更好，因为减少了一次new的过程。Vector3.zero全局只有一个。
14、计算向量距离

需求：
if (Vector3.Distance(v1, v2) < showDistance)
{
}以上需求如果只是判断两个向量距离小于。实际上可以减少求平方根的计算。
首先先看下Distance方法实现
public static float Distance(Vector2 a, Vector2 b)
{
float num = a.x - b.x;
float num2 = a.y - b.y;
float num3 = a.z - b.z;
return (float)Math.Sqrt(num * num + num2 * num2 + num3 * num3);
}实际上最后一步中Math.Sqrt可以去掉，从而提升性能。如下：
float num = v1.x - v2.x;
float num2 = v1.y - v2.y;
float num3 = v1.z - v2.z;
distance = num * num + num2 * num2 + num3 * num3;

if (distance < 4)
{
}当然可以借助distance = Vector3.SqrMagnitude(v2 - v1);的方法。理论上性能跟我们上面手写是一致的，但是v2 - v1，生成新的Vector3代价要比上面自己声明的 num、num2、num3.代价高的多，实际性能可以还没提升。
详细工程测试案例

maltadirk · 发表于 2023-3-4 21:36

System.Object.ReferenceEquals(gameObject,null)这个用来对GameObject之类派生于UnityEngine.Object的进行判空，其实有坑。
特别是在Cpp部分表示已经销毁，但是CSharp部分还没变为null的情况下调用ReferenceEquals(obj,null)会返回false，这个时候再尝试访问那个obj就会抛“has been destroyed but you are still trying to access it.”的异常。

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