Unity3D 性能优化

优化思路

个人优化原则：

三原则：

注意细节、注意细节、注意细节！

优化手段：

1.善于使用工具
2.减少总量
3.空间、时间互换
4.由浅入深

1.善于使用工具：
一定要善于使用工具来分析性能问题(Profiler)，先找出性能瓶颈再做优化。

2.减少总量：
尽量减少性能消耗的总量(内存和CPU占用)。

3.空间、时间互换：
CPU和GPU可以互换，CPU和内存可以互换、内存和磁盘可以互换。

4.由浅入深：
先优化小的细节再优化大的结构。
先优化浅显的表面，再优化深邃的底层。
先优化资源设置再优化代码实现。
先优化逻辑再优化算法。
先优化部分实现再优化整体结构。
先想清楚实现过程再做具体实现。
先优化自己的思路再优化代码。

优化说明：

工欲善其事，必先利其器。优先利用性能分析工具快速找出性能瓶颈，从瓶颈入手分析性能问题产生原因，可以事半功倍。
尽量减少占用的内存(资源体积)和CPU(计算量)，首先着重减少总量才能更好的进行后续细节的优化。
总量降低后，性能依旧有问题，那么可以考虑时间空间转换的手段。一般情况下，GPU比CPU富余，内存比CPU富余，磁盘比内存富余，分线程比主进程富余。所以一般都是GPU换CPU，内存换CPU，磁盘换内存，利用多线程分担主进程的压力。
比如利用GPU Instance可以减少CPU的压力。利用对象池缓存，可以省略加载资源、实例化、销毁实例、卸载资源的步骤，可以明显降低CPU的消耗。
利用Loading进度条按需加载资源，可以减少内存峰值，大量节约内存。
利用分线程进行计算，可以分担主进程的压力。

通常来说先优化细节，如果细节优化已经做的很好，没什么太多潜力可以挖了，性能还是消耗太大，那么就需要考虑重构结构了。

性能分析：

使用Profiler性能分析器首先确定性能瓶颈出现在哪里，定位性能问题出现的根本原因，按照具体原因去做优化。
通常来说，性能问题大致出现在两个方面：
1.细节不够好(资源问题、插件问题、代码写法问题)
2.结构不够好(框架问题、底层API问题)

细节问题解决成本低，可以独立调整，对其他部分影响小，可以批量解决。
结构问题解决成本高，牵一发动全身，对其他部分影响大，需要大修、大测。
由于游戏整体是由各个细节组成的，所以当细节做的不够好时，整体也会显现出问题。
反之当结构不够好时，细节即使做的很好，游戏整体表现出的性能也不会太好，两者是相辅相成的。
我的建议是：用严格认真的态度控制细节，用丰富的经验积累出可靠的结构。
前者靠态度，后者靠经验。当我们经验不多时，应该依靠态度严控细节，当我们经验足够时，两方面都要兼顾。

多读官方API：

多读官方API,多读官方API多,读官方API。重要的事情说三遍，不要重复造轮子。Unity中有很多性能细节问题都出现在功能不熟悉上，没玩明白导致的，熟悉官方API可以让我们事半功倍。C#代码也一样，也要熟悉C#官方API。

优化内存

Unity中 资源占用的内存量比代码高的多，只要代码不往死掉写，或者使用大量的泛型(注意泛型会被转成静态类，占用大量内存)，一般不会占用太高内存，我们要特别注意资源的内存占用。

Unity资源内存占用排行榜

1.贴图 Textures
2.动画 AnimationClips
3.网格 Meshes
4.音频 AudioClips
5.材质 Materials

资源内存占用说明：

名称	单个体积	同时使用数量	总体内存占用	内存占用说明
贴图	大	很多	很大	占用超级大户 远超其他资源(超级土豪VIP熟客 需重点关照 利润大)
动画	大	多	大	占用大户 时间越长 关键点越多体积越大(普通顾客 认真对待 利润中)
网格	中	中	中	占用中等 和精细度有关 一般内存问题不会出现在它身上(普通游客 利润小)
音频	大	少	小	占用大 压缩比高 ogg加进内存后 体积增大10倍(土豪游客 出现一次狠宰)
材质	很小	少	很小	占用很小 数量也少 (邻居 别指望从它身上赚钱了)

1.优化贴图(Texture)

内存占用超级大户，史前怪兽级别的，要优化内存先从优化贴图格式开始。
按照下面3步设置，可以极大降低贴图占用内存。
1.降低分辨率
2.拆分透明通道
3.调整压缩格式
4.禁用Mipmap
5.启用Use Crunch Compression

1.降低分辨率(Max Size)：

根据Game摄像机距离物体最近时，物体所占的像素大小(QQ截图)，来确定最大分辨率。
一般美工或Asset Store上下载的资源很可能是高清资源，1024x1024、2048x2048或更大，我们需要根据实际使用的尺寸确定。
2048x2048降低为1024x1024后 内存会降低为原来的1/4 极大降低内存占用 这里是是大头 要控制好。
(图片大小和像素有关 像素点数=宽x高=面积 宽高各变为1/2 面积变为1/4)

2.拆分透明通道(Alpha)：

不需要Alpha通道的一定要去除Alpha通道 因为带Alpha通道的贴图 Unity会默认选择RGBA格式。
如果不能剔除Alpha 要把format由RGBA格式选为RGB格式 以减小内存占用。
非渐变的透明贴图 可以调成RGB + 1bit alpha的格式 拆分alpha通道。
(RGBA一般各通道是平均分 每份1/4 剔除一个通道 体积减少1/4)

3.调整压缩格式(Compression)：

尽量选用当前平台支持的最高压缩格式，不要轻易使用RGBA32格式，更不要使用不压缩格式，内存天差地别。
只要启用Compression选项，Unity会自动帮我们选用合适的压缩格式 要注意的是压缩格式的支持都是有条件限制的。
当不能使用更好的压缩格式时，Unity会出现提示，告诉我们哪里有问题。对于压缩格式：一般要注意以下两个问题。
(1)不需要Alpha透明通道的贴图 请在PS里剔除。
(2)高压缩比格式要求图片宽高是2的倍数(4的倍数更好) 宽高不能被2整除，会导致不能用高压缩比的格式。
宽高禁止出现奇数，必须都是偶数，打成图集的图片是2的倍数即可，单独使用的图片宽高要是4的倍数。

以一张512x512分辨率的图片为基准 测试不同平台 不同压缩格式占用的内存：

PC常用图片格式：DXT

图片格式	512x512(启用Mipmap)	1024x1024(启用Mipmap)	图片质量	内存(压缩比)	说明
RGBA 32 bit	1M(1.3M)	4 M(5.3M)	最高	最大(1)	透明高清无压缩 最靠后选择
ARGB 16 bit	0.5M(0.7M)	2 M(2.7M)	中	中(1/2)	RGBA32阉割版 靠后选择
RGB(A) BC7	256KB(341.4KB)	1M(1.3M)	中高	小(1/4)	透明高清高压缩 次优先选择
RGBA DXT5	256KB(341.4KB)	1M(1.3M)	中	小(1/4)	透明中清高压缩 最优先选择
RGB 24 bit	0.8M(1M)	3M(4M)	高	很大(3/4)	不透明高清无压缩 最靠后选择
RGB 16 bit	0.5M(0.7M)	2M(2.7M)	中	中(1/2) R	GB24阉割版 靠后选择
RGB DXT1	128KB(170.7KB)	0.5M(0.7M)	中	很小(1/8)	不透明中清高压缩 最优先选择

RGB(A) BC7：高质量高压缩格式 但是mac上不兼容

Android常用图片格式：ETC

图片格式	512x512(启用Mipmap)	1024x1024(启用Mipmap)	图片质量	内存(压缩比)	说明
RGBA 32 bit	1M(1.3M)	4 MB(5.3M)	最高	最大(1)	透明高清无压缩 最靠后选择
ARGB 16 bit	0.5M(0.7M)	2 MB(2.7M)	中	中(1/2)	RGBA32阉割版 靠后选择
RGBA ETC2 8 bits	256KB(341.4KB)	1 MB(1.3M)	中	小(1/4)	透明中清高压缩 最优先选择
RGB 24 bit	0.8M(1M)	3M(4M)	高	很大(3/4)	不透明高清无压缩 最靠后选择
RGB 16 bit	0.5M(0.7M)	2M(2.7M)	中	中(1/2)	RGB24阉割版 靠后选择
RGB ETC2 4 bits	128KB(170.7KB)	0.5M(0.7M)	中	很小(1/8)	不透明中清高压缩 最优先选择
RGB ETC 4 bits	128KB(170.7KB)	0.5M(0.7M)	中	很小(1/8)	不透明中清高压缩 次优选择

IOS平台常用图片格式：PVRTC

图片格式	512x512(启用Mipmap)	1024x1024(启用Mipmap)	图片质量	内存(压缩比)	说明
RGBA 32 bit	1M(1.3M)	4 MB(5.3M)	最高	最大(1)	透明高清无压缩 最靠后选择
ARGB 16 bit	0.5M(0.7M)	2 MB(2.7M)	中	中(1/2)	RGBA32阉割版 靠后选择
RGBA PVRTC 4 bits	128KB(170.8KB)	0.5M(0.7M)	低	很小(1/8)	透明低清高压缩 最优先选择
RGBA ASTC 6x6 block	115.6KB(154.7KB)	456.9KB(0.6M)	中	很小(~1/8)	透明中清高压缩 iPhone6之后首选
RGB 24 bit	0.8M(1M)	3M(4M)	高	很大(3/4)	不透明高清无压缩 最靠后选择
RGB 16 bit	0.5M(0.7M)	2M(2.7M)	中	中(1/2)	RGB24阉割版 靠后选择
RGB PVRTC 4 bits	128KB(170.8KB)	0.5M(0.7M)	低	很小(1/8)	不透明低清高压缩 最优先选择
RGB ASTC 6x6 block	115.6KB(154.7KB)	456.9KB(0.6M)	中	很小(~1/8)	透明中清高压缩 iPhone6之后首选

PVRTC：IOS原生支持的一种压缩格式 优点是：高压缩比 兼容性好 缺点是：有损压缩 图片质量较差，对于透明像素的边缘和渐变的透明度有特别明显的失真。
ASTC ：IOS支持的一种新的压缩格式 优点是：比PVRTC更高的压缩比和质量，透明贴图质量更高 缺点是：兼容性差 iPhone6才开始支持该格式，iPhone5和之前不支持该格式。

参考资料：
《干货：Unity游戏开发图片纹理压缩方案》https://www.jianshu.com/p/f7c…
《Unity3D的图片压缩格式详解》https://www.jianshu.com/p/bec…
《Unity3D~纹理格式》https://www.cnblogs.com/rayya…
《Unity中一个简单的图形优化指导》http://gad.qq.com/program/tra…

4.禁用Mipmap

Mipmap相当于Texture的LOD 启用后会生成多级纹理 会占用更多的内存 好处是会让贴图看起来更平滑。
启用该选项会生成多级小贴图 内存会增加1/3。

5.启用Use Crunch Compression

Crunch是Unity支持的最新压缩格式，压缩比非常高，如果你用其他格式，图片依然很大的话，这个格式会进一步压缩图片大小。
Crunch支持Android和IOS平台，能把图片压的很小，但要注意的是图片质量有损失，旧型号或低端硬件的手机可能不支持Crunch,会回退为RGBA32格式。
Crunch在Editor下，计算压缩的时间很长，77张2048的图片要压缩5~8分钟左右。
对于大量贴图的更新来说，整个团队的开发人员都要消耗相当长的时间来导入贴图，十分痛苦 很容易拉仇恨(说的就是我自己)。

参考资料：
《Unity性能优化之内存-贴图格式优化》https://segmentfault.com/a/11…
《Unity优化（一）：图形优化》https://gameinstitute.qq.com/…
《[Unity优化] unity图片mipmap》https://www.jianshu.com/p/651…
《Unity 2017.3 中的Crunch纹理压缩库》https://www.sohu.com/a/204935…
《Unity官方文档Texture》https://docs.unity3d.com/Manu…

2.优化动画(Animation Clip)

总结一下优化动画的手段：
1.减小动画长度
2.减少骨骼数量
3.减少关键帧密度
4.减少动画精度

1.减小动画长度：

有些动画实际使用的的长度，远小于动画时长，如果有被加快使用的动画，应该考虑改短动画，降低大小，Animator里加快速度不会减少动画大小。

2.减少骨骼数量：

动画导入后，查看有无无效的骨骼点，删除这些节点可以降低动画大小。
(1)Animation里 骨骼点变成黄色说明缺少该骨骼点，需要确定是骨骼点丢失还是不需要这些骨骼点，如果动画正常，则说明这些骨骼点无效可以删除。

(2)注意IK骨骼点 如果不需要使用反向动力学功能，而动画里又包含了IK骨骼点, 则删除这些骨骼点(通常是美工做完动画忘删IK了)。

3.减少关键帧密度：

启用FBX > Animation选项 > Anim.Compression选项 > Keyframe Reduction
Keyframe Reduction官方文档翻译：减少导入的冗余关键帧。如果选择，将显示动画压缩错误选项。这将影响文件大小（运行时内存）和如何评估曲线。

4.减少动画精度：

Unity存储Animation的数值精度比较高，可以通过减少数值精度的手段，降低动画大小。

参考资料：
《Unity骨骼动画资源解析与优化》https://www.cnblogs.com/damow…
《unity性能优化之降低动画文件的大小》https://blog.csdn.net/rhett_y…
《Unity 优化翻译官方文档(三) Animation Clips》https://blog.csdn.net/dengshu…

3.优化网格(Mesh)

1.减少顶点
2.开启Optimize Mesh选项

1.减少顶点Vertex：

减少顶点会显著的提升网格的性能，减少内存的占用，通常来说，在可以实现美术效果的前提下，顶点越少越好。

2.开启Optimize Mesh选项：

官方文档翻译：为了更好的GPU性能，顶点和索引将被重新排序。需要严格顶点排序的技术，如网格变形或特殊的粒子网格发射器效果，应该禁用此选项。

注意:开启网格压缩(Mesh Compression)可能会导致Optimize Mesh失败，占用更大的内存。

参考资料：
《Unity的Mesh压缩：为什么我的内存没有变化？》https://www.cnblogs.com/muron…

4.优化音频(Audio Clip)

音频同时使用的数量较少，但是压缩比率大，默认音频格式解压缩进内存后，实际占用内存体积很可能会比文件体积要大上10倍。
对于较大的音频文件(以MB为单位的)，要特别注意。
Load Type 改为 Streaming，可以极大降低内存峰值。
建议较长的音频使用.mp3或.ogg格式，较短的音频使用.wav 或.aiff格式。

音频的最佳实践：

音频默认设置：

优化按照音频文件的大小分为小、中、大三个级别。

1.较小的文件(几十KB)：

2.中等的文件(几百KB)：

3.较大的文件(几MB)

参考资料：
《Unity优化翻译官方文档(四) ------ Audio Clip》https://blog.csdn.net/dengshu…
《自动设置资源属性》https://www.jianshu.com/p/46a…

5.优化材质

材质性能排行(由高到低)：

1.Unlit 　　　　仅为纹理，光线不产生效果
2.VertexLit 　　顶点光照
3.Diffuse　　　漫反射
4.Normal Mapped 法线贴图
5.Specular 　　高光
6.Normal Mapped Specular
7.Parallax Normal Mapped
8.Parallax Normal Mapped Specular

尽量用性能消耗更小的Shader来实现效果，复杂的Shader需要专人定制、管理和维护，写好Shader需要时间和经验的积累。

参考资料：
《Unity3D Shader性能排行》https://www.cnblogs.com/tim-u…
《UnityShader学习资料推荐》https://blog.csdn.net/wwlcsdn…
《Amplify Shader Editor手册(中文版)》https://blog.csdn.net/Debugge…

优化CPU

1.降低DrawCall
2.注意代码规范
3.内存换CPU
4.使用异步代替同步
5.使用多线程

1.降低DrawCall：

消耗CPU过大的情况很容易出现在图形渲染上，合并批处理，降低DrawCall可以极大的提升性能。比如使用动、静态批处理，GPU Instance技术。

2.注意代码规范：

良好的代码规范会让你获得更好的性能，并且避免很多陷阱，减少入坑的几率，节约时间。多读官方API，避免重复造轮子。

3.内存换CPU：

CPU不够时，不但可以想方法降低CPU的消耗，也可以考虑用内存换CPU。使用对象池就是一种常见的内存换CPU的手段。

4.使用异步代替同步：

使用异步Async(非阻塞式)代替同步Sync(阻塞式)，可以优化用户体验。比如加载时用异步加载，显示进度条就属于这种方式。
但是通常异步比同步消耗的时间更多，遇到的问题更多，所以要合理使用异步和同步。

5.使用多线程：

主进程计算量大时，会造成游戏卡顿，除了优化算法减小计算量以外，也可以使用多线程分担计算压力，具体技术可以看C# Job System。

优化代码

建议先看看Unity官方正在推广的DOTS技术。

DOTS: 面向数据的技术栈
Unity中的具体实现： ECS + C# Job System + Burst Compiler
总的来说，DOTS是Unity官方正在推广的一种高性能编程方式，利用实体组件系统 + 多线程 + 爆发式编译，可以极大提升代码性能。
ECS对应面向数据，这种架构更适合处理量级较大的任务。
C# Job System对应多线程，可以利用多核CPU进行硬件加速。
Burst Compiler对应底层API，可以把脚本代码编译成高度优化的本地机器码，进行底层API的软件加速。
这样一套架构 + 开源 + 节流的组合拳下来，可以极大提升游戏性能。
我个人理解是：[实体组件系统]是为了使用[多线程]和[爆发式编译]这两个大招，需要学习的前置心法。

参考资料：
《Unity ECS(二)HelloWorld!ECS!(1)》https://connect.unity.com/p/u…
《Unity DOTS(一） Job System 介绍》https://zhuanlan.zhihu.com/p/…
《Unity DOTS技术详解 - 宣雨松》https://www.bilibili.com/vide…

《用好lua+unity，让性能飞起来——lua与c#交互篇》
https://www.cnblogs.com/zwywi…
《优化Unity游戏项目的脚本》
https://connect.unity.com/p/y…

参考资料：
《[Unity优化]减少DrawCall：批处理》https://blog.csdn.net/lyh916/…
《阿里巴巴Java代码规范》https://www.cnblogs.com/han-1…
《Unity官方文档-DrawCallBatching》https://docs.unity3d.com/Manu…
《Unity GPU Instance(大量相同网格物体合批)》https://segmentfault.com/a/11…
《Unity 对象池》https://blog.csdn.net/wangjia…
《Unity3D研究院之异步加载游戏场景与异步加载游戏资源进度条》https://www.xuanyusong.com/ar…

自动更改资源设置

在资源导入时，利用脚本自动修改资源设置，增加工作效率。
参考资料：
《Unity 之 自动设置导入资源属性选项（模型、图片、声音）》https://www.jianshu.com/p/46ae6967846

文章转载自：https://segmentfault.com/a/1190000019844821#item-3
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