Unity UGUI 性能优化

Suzanna33A · 发表于 2023-3-26 22:05

简介主要性能消耗点

1、Rebatch发生在C++层面，是指Canvas分析UI节点生成最优批次的过程，节点数量过多会导致算法（贪心策略）耗时较长。对应SetVerticesDirty，当一个canvas中包含的mesh发生改变时就触发，例如SetActive、transform的改变、颜色改变、文本内容改变等等，canvas独立处理，互相不影响。消耗在对meshes按照深度和重叠情况排序、共享材质的检测等。
Batch以Canvas为单位，同一个Canvas下的UI元素最终都会被Batch到一个Mesh中。Batch前，UGUI根据UI材质以及渲染顺序重排，在不改变渲染结果的前提下，尽可能将相同材质的UI元素合并在同一个SubMesh中，以减少DC。Batch只在UI元素发生变化时进行，合成的Mesh越大，耗时越大。重建对Canvas下所有ui元素生效，不论是否修改过。
5.2之后底层是多线程的，考虑到现在手机上都是多核，这部分消耗可能会小很多。
2、Rebuild发生在C#层面，是指UGUI库中layout组件调整RectTransform尺寸、Graphic组件更新Material，以及Mask执行Cull的过程，耗时和发生变化的节点数量基本呈线性相关。
只有LayoutGroup的直接子节点，并且是 Graphic类型的（比如 Image 和 Text）会触发SetLayoutDirty。
Graphic改变的原因包括，基本的大小、旋转以及文字的变化、图片的修改等等，对应SetMaterialDirty。
rebatch与rebuild优化
Canvas动静分离：保持不变的放到一个Canvas下，对于要修改颜色(原理是修改顶点颜色触发Rebatch)，文本内容的放到一个Canvas下
减少节点层次和数量，合批计算量小，速度快
少用layout，简单的布局RectTransform代替
针对组件的优化

1、Button或Image接收事件不显示的时候, 这些image虽然被alpha被设置为0不可见，但是DrawCall依然存在,重写MaskableGraphic中OnPopulateMesh方法，清楚顶点不绘制。
using UnityEngine;

using System.Collections;

namespace UnityEngine.UI

{

public class Empty4Raycast : MaskableGraphic

{
      protected Empty4Raycast()

      {
         useLegacyMeshGeneration = false;
      }

      protected override void OnPopulateMesh(VertexHelper toFill)

      {
         toFill.Clear();
      }

}

}2、取消不必要RaycastTarget。所有UGUI组件在创建时都默认开启了Raycast Target这一选项，实际上是为接受事件响应做好了准备。而事实上，大部分比如Image、Text类型的UI组件是不会参与事件响应的，但仍然会在鼠标/手指划过或悬停时参与轮询，通过模拟射线检测判断UI组件是否被划过或悬停，造成不必要的耗时。尤其在项目中UI组件比较多时，关闭不参与事件响应的组件的Raycast Target设置，可以有效降低EventSystem.Update()耗时
3、Mask与RectMask2D使用以下是结论，最后会有示例工程参考
      1.多个Mask之间可以进行合批
      2.Mask内外不能进行合批.
      3.RectMask2D本身不产生drawcall.
      4.不同RectMask2D的子对象不能合批.
显示\隐藏优化

控制UI显示\隐藏时，大部分会想到SetAcive(true/false)。但实际上Text.OnEnable()性能消耗大，它会对初始化文本网格的信息（每个文字所在的网格顶点，UV，顶点色等等属性），而这些信息都是储存在数组中（即堆内存中），文本越多，堆内存开销越大，相应GC就产生了。所以如果频繁可以考虑修改设置层级Layer达到不显示的目的
Draw Call 方面优化

首先了解渲染规则：
两个UI控件能合批的基本条件是这两个控件使用的材质球(Shader)和贴图要完全相同。比如Text和Image默认使用的材质球都是UI/Default，但是两者使用的贴图不同，所以注定Text和Image无法合批。
UGUI中完整的合批流程(规则)如下。
首先我们要明确UGUI中Canvas下可以嵌套子Canvas，但是合批是以Canvas(不包含子Canvas)为单位的(子Canvas会是另外一个批次了)。除此之外，合批的操作是在子线程完成的。
①既然合批是以Canvas为单位，第一步自然就是把所有Canvas给找出来，然后剔除掉不必渲染的Canvas(透明度为0，长宽为0，在RectMask2D控件下，且在RectMask2D的区域外)
②然后计算Canvas下各UI控件的深度值Depth(需要注意的是Image的属性里面也有个depth，两者不是同一个东西)
③Depth的计算规则如下：

按照Hierarchy中从上往下的顺序依次遍历Canvas下所有UI元素
对于当前的UI元素CurrentUI
1、如果CurrentUI不渲染，则Depth = -1
2、如果CurrentUI要渲染，但CurrentUI下面没有其他UI元素与其相交，则Depth = 0
3、如果CurrentUI要渲染，下面只有一个UI元素(LowerUI)与其相交，且CurrentUI与LowerUI可以合批(材质和贴图完全相同)，则CurrentUI.Depth = LowerUI.Depth；如果两者不能合批，CurrentUI.Depth= LowerUI.Depth + 1
4、如果CurrentUI要渲染，下面有n个元素与其相交，则按照步骤iii，分别计算出n个Depth(Depth_1、Depth_2、Depth_3…)，然后CurrentUI.Depth取其最大值，即CurrentUI.Depth = max(Depth_1, Depth_2, Depth_3，…)
上面步骤中的“下面”和“相交”要明确下意思，这两个概念很重要。
CurrentUI下面的UI，指Hierarchy面板中，在CurrentUI之上的元素。

两个UI元素相交，是指这两个元素的网格有相交（有重叠部分），一定要注意不是两个元素的Rect区域相交。

在计算相交时，由于要遍历所有UI元素和已计算的底层UI元素（平方复杂度），源码中使用分组计算包围盒矩形的方法加快计算，即16个UI元素为一组计算Group 网格Rect，检查是否与底层UI元素相交时，先计算是否与底层Group相交，如果相交再与Group中的元素做判定。
④各个UI的Depth计算完毕后，依次按照Depth、material ID、texture ID、RendererOrder（即UI层级队列顺序，即Hierarchy面板上的顺序）排序（条件的优先级依次递减，且均为从小到大排序）。然后剔除Depth = -1的UI元素，得到Batch前的UI 元素队列，这个队列被称之为VisiableList。
上面这段话有些地方可能没太说清楚，解释一下排序：
先按Depth从小到大的顺序排序
Depth排完之后，Depth相同的元素再按material ID从小到大排序
material ID排完之后，material ID相同的元素再按texture ID从小到大排序
textrure ID排完之后，textrure ID相同的元素最后再按在Hierarchy上的顺序排序(Hierarchy越上面的越在队列前面)
⑤得到VisiableList之后，判断VisiableList中相邻的元素是否能够合批(相同的材质和贴图)。需要注意这里不再考虑Depth是否相同，只要两个元素相邻然后材质和贴图相同，即使两个元素的Depth不相同，这两个元素也能合批。然后一个批次一个批次的合并网格，提交GPU进行渲染。
除此之外，需要注意的是，合批是将同一Canvas下多个UI的网格合并在一起，如果其中任何一个元素的材质、网格顶点、位置(Transform)甚至颜色或者在该Canvas下动态创建或删除UI元素都将导致该Canvas重新计算合批(需要注意的是仅仅会影响这一个Canvas，子Canvas或父Canvas以及其他Canvas不会重新计算)，重新生成新的网格，这个重新计算生成网格的过程被称为rebuild。所以，这也是为什么做UI提倡动静分离(动态部分和静态部分分别用不同的Canvas)，层级尽量减少(层级多了，重新计算更耗时)的原因。

合批的规则搞清楚了，但彻底弄懂还需要练习一下。我这里专门挑选了几个例子，跟着做一遍应该能大大加深理解了。
在开始之前，我们得先知道material Id和texture Id怎么获取到，其实很简单，直接GetInstanceID()就行了。
// materialId
image.material.GetInstanceID()
// textureId
image.mainTexture.GetInstanceID()3.3.2 合批规则示例1

如图，三张Image使用的材质都是UI/Default，Image1和Imge3使用的贴图的texture Id = 13188，Image2的texture Id = -1136。
现在，请分析它们三者的合批情况和渲染顺序（先渲染哪张图，再渲染哪张图）？
①首先，先分别计算三张图片的Depth(还记得Depth是怎么计算的吗？忘了再去上面看看)。

Image1下面没有其他UI，所以Image1的Depth = 0
（这里我再提醒一下，image有个depth字段，我们计算出的合批的Depth和image的depth字段不是同一个东西，虽然使用的变量名一样但不是同一个东西，千万不要搞混了）
Image2下面有Image1，但是Image1没有与Image2相交，所以Image2的Depth = 0
Imge3下面有Imag1和Image2，分别计算Image3下只有其中一个元素时Imge3的Depth，然后取其最大值。
Image3与Imge1不相交，所以Image3的Depth = Image1的Depth = 0；
Image3与Imge2相交，所以Image3的Depth = Image2的Depth + 1 = 1；
然后取其最大值，所以Image3的Depth = 1。
UI 合批的Depth

②然后按照依次Depth、material Id、texture Id、hierarchy sort order进行升序排序，得到VisiableList。

先按Depth排序，顺序为Image1》Image2》Imge3；
再按material Id排序，由于三个Image的材质相同(即material Id相同)，则顺序不变，仍然是Image1》Image2》Imge3；
然后再按texture Id排序，由于Image2.textureId(-1136) < Image1.textureId(13188)，所以Image1和Image2要进行交换，则顺序为Image2》Image1》Imge3；
所以VisiableList = {Image2, Imgae1, Image3}。
③最后判断相邻元素是否能否合批，计算合批次数。
Image2和Image1材质相同但贴图不同，所以Image2和Image1不能合批；
Image1和Image3材质和贴图均相同，所以Image1和Image3可以合批(这里需要注意的是，虽然Image1和Image3的Depth不相同，但是到这一步是不再考虑这个问题的)；
也就是说Image2单独绘制，Image1和Image3合批再绘制一次。
我们去Profiler UI看看咱们的分析是否正确。

可以看到咱们的分析是正确的。

3.3.3 合批规则示例2

如图，三张Image使用的材质都是UI/Default，Image1和Imge3使用的贴图的texture Id = -1136，Image2的texture Id = 13188。
现在，请分析它们三者的合批情况和渲染顺序（先渲染哪张图，再渲染哪张图）？
①首先，先分别计算三张图片的Depth。

Image1下面没有其他UI，所以Image1的Depth = 0
Image2下面也没有其他UI，所以Image2的Depth = 0
Imge3下面有Imag1和Image2，分别计算Image3下只有其中一个元素时Imge3的Depth，然后取其最大值。
Image3与Imge1不相交，所以Image3的Depth = Image1的Depth = 0；
Image3与Imge2相交，所以Image3的Depth = Image2的Depth + 1 = 1；
然后取其最大值，所以Image3的Depth = 1。
UI 合批的Depth

UI 合批的Depth
Image1 0
Image2 0
Image3
②然后按照依次Depth、material Id、texture Id、hierarchy sort order进行升序排序，得到VisiableList。
先按Depth排序，顺序为Image1》Image2》Imge3；
再按material Id排序，由于三个Image的材质相同(即material Id相同)，则顺序不变，仍然是Image1》Image2》Imge3；
然后再按texture Id排序，由于Image2.textureId(13188) > Image1.textureId(-1138)，所以顺序不变，仍然是Image1》Image2》Imge3；
所以VisiableList = {Image1, Imgae2, Image3}。
③最后判断相邻元素是否能否合批，计算合批次数。
Image1和Image2材质相同但贴图不同，所以Image1和Image2不能合批；
Image2和Image3材质相同但贴图不同，所以Image2和Image3也不能合批；
也就是说Image1、Image2、Image3都是单独绘制，共三个批次，绘制顺序为Image1、Image2、Image3。
我们去Profiler UI看看咱们的分析是否正确。

可以看到咱们的分析是正确的。
了解规则后就可以做好排版尽量去合批了。

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