Unity UI 基础【译】

翻译自https://unity3d.com/cn/learn/tutorials/topics/best-practices/fundamentals-unity-ui?playlist=30089

理解组成Unity UI系统的各个部分很重要。一些基础的类和组件一起组成了这个系统。这一章节介绍一些的这系列文章所用到的术语，然后讨论一些Unity UI 关键系统的底层行为。

术语

Canvas是Unity的一个内部组件（native-code Unity Component）。由Unity渲染系统使用，可以提供将在游戏世界空间中绘制的分层几何图形。

Canvas负责把它们上面几何体合并成批次，生成合适的渲染指令，发送给Unity的图像系统。所有这些都是Unity 本地C++代码实现的，被称作rebatch 或者 batch build。当一个Canvas被标记为包含需要被rebatch的几何图形，那这个Canvas被认为dirty。

几何图形通过 Canvas Render 组件传递给Canvas。

一个 Sub-canvas 是一个嵌套在另一个Canvas下的Canvas。Sub-canvas 是它的子级和它们的父级隔离：一个dirty的子级不会强制它的父级去重新生成几何图形，反之亦然。（一个canvas是一个重绘单位）[1]

Graphic是Unity UI库提供的基类。它是所有能为Canvas系统提供可绘制几何图形的Unity UI C# 类的基类（Image，RawImage，Text）。大部分内置的Unity UI图形都是 MaskableGraphic的子类，这样它们可以通过IMaskable接口来实现遮罩。主要的可绘制的子类是 Image 和 Text，它们提供了同名的组件。

Layout components 控制RectTransform的大小和位置，通常被用来创建一些复杂的排版，这些排版依赖于它们内容的相对大小和相对位置。排版组件只依赖于RectTransform，并且只影响它们管理的RectTransform。它们不依赖图形类，并且它们可以独立于Unity UI图形组件使用。

图形组件和排版组件，都依赖于CanvasUpdateRegistry类，这是UnityEditor内不可见的接口。这个类记录那些需要被更新的排版和图形组件，并且当其关联的Canavs触发willRenderCanvases事件时，触发更新。

图形组件和排版组件的更新被称为重建（rebuild）。重建的过程会在之后的文档中详细介绍。

渲染细节

当使用Unity UI 制作用户界面时，记住，所有的被canvas绘制的图形都是被放在透明渲染队列。这意味着，Unity UI产生的图形都会使用透明混合（alpha blending）从后向前渲染。有一个重要的性能点要注意：图形上的每一个像素都会被采样，即使它被另一个不透明的图形完全覆盖。在移动设备上，大量的的过度绘制（overdraw）可以快速超出GPU填充率的上限。

合批过程（Canvases）

合批过程是指Canvas合并UI元素的网格，并且生成发送给Unity渲染管线的命令。这个过程产生的结果会被缓存住，直到他们被重新标记为dirty，组成它的任何一个网格变化都会使其变为dirty。

Canvas使用的网格都是从绑定在Canvas上的CanvasRenderer获得，但是不包含子Canvas的网格。

计算合批需要按照网格的深度，是否遮挡，是否共享材质等方面排序。这个操作是多线程的，因此不同的CPU结构，它的性能也不同，特别是移动SoCs（通常有几个CPU核）和台式CPU（通常有4个或更多的核）。

重绘过程（Graphics）

重绘过程是指Unity UI 的C# 图形组件的排版和网格被重新计算。这在 CanvasUpdateRegistry类中执行。记住这是一个C#类，并且可以再Unity Bitbucket上找到。

在CanvasUpdateRegistry内部，需要关注的方法是PerformUpdate。当Canvas组件触发WillRenderCanvases事件时都会调用这个方法。这个事件每一帧都会执行一次。

PerformUpdate执行三个步骤：

标记为dirty的排版组件通过ICanvasElement.Rebuild方法重建布局。
任何注册过的裁剪组件（如mask），需要去裁剪所有可剔除的组件。这是通过ClippingRegistry.Cull实现的。
被标记为dirty的图形组件，重建它们的图形元素。

对于排版和图形的重建，这些过程都会分解成过个部分。排版重建分成三个过程（PreLayout, Layout and PostLayout），图形重建包含两个过程（PreRender and LatePreRender）。

排版重建

要重新计算包含一个或多个布局组件合适的位置（大小），设置合适的层级顺序很重要。在层级监视器（hierarchy ）中排版靠近根节点的可以能会影响它子集的排版，所以需要被先计算。
为了实现这个，Unity UI 按照hierarchy中深度对dirty的排版组件排序，越高的（父节点少的）排在前面。排序后的布局组件被要求重建它们的布局；这就是通过改变布局组件来控制UI元素位置和大小。有关布局如何影响单个元素更多详细信息，参阅Unity 手册中UI Auto Layout部分。

图形重建

当重建UI的时候，Unity UI 会调用ICanvasElement的Rebuild接口。图形实现这个接口，在PreRender阶段执行两个步骤。

如果定点数据被标记为dirty（如RectTransfom改变大小），那么需要重建网格。
如果材质数据标记为dirty（如材质或者纹理改变），关联的CanvasRenderer的材质也需要被更新。
图形重建不是通过按照指定顺序设置图形组件层级执行的，不需要任何排序操作。

尾注

有一些说法是不正确的，如改变父物体的画布，会导致子物体画布调整大小。