Unity Job系统详解原理和基础应用处理大量物体位置

概述

该脚本使用 Unity Job System 和 Burst Compiler 高效管理大量剑对象的位移计算与坐标更新。通过双缓冲技术实现无锁并行计算，适用于需要高性能批量处理Transform的场景。

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核心类 SwordManager

成员变量

变量名	类型	说明
swordPrefab	GameObject	剑对象预制体
_deltaPositions	NativeArray	每帧位移增量数据 (临时内存分配)
_positionsBufferA/B	NativeArray	双缓冲位置数据 (持久化内存分配)
_swordTransforms	TransformAccessArray	批量访问Transform的容器
_useBufferA	bool	双缓冲切换标志

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作业系统实现

1. 位移计算作业 Vector3AddPositionsJob

[BurstCompile(FloatMode = FloatMode.Fast)]
struct Vector3AddPositionsJob : IJobParallelFor
{
    [ReadOnly] public NativeArray<float3> lastPositions;    // 上一帧位置
    [ReadOnly] public NativeArray<float3> deltaPositions;   // 位移增量
    [WriteOnly] public NativeArray<float3> currentPositions;// 计算结果

    public void Execute(int index) => 
        currentPositions[index] = lastPositions[index] + deltaPositions[index];
}

• 功能：并行计算每个剑的新位置
• 优化：使用BurstCompile加速数学运算，FloatMode.Fast启用快速浮点模式

2. Transform更新作业 UpdateTransformsJob

[BurstCompile]
struct UpdateTransformsJob : IJobParallelForTransform
{
    [ReadOnly] public NativeArray<float3> targetPositions;
    
    public void Execute(int index, TransformAccess transform) => 
        transform.position = targetPositions[index];
}

• 特性：直接修改Unity Transform组件
• 优势：避免主线程的GameObject开销

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主要方法详解

1. 初始化 Start()

// 创建1000个剑对象
List<Transform> transforms = new List<Transform>();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    Instantiate(swordPrefab, randomPosition);
}

// 初始化双缓冲
_positionsBufferA = new NativeArray<float3>(count, Allocator.Persistent);
_positionsBufferB = new NativeArray<float3>(count, Allocator.Persistent);

2. 每帧更新 Update()

if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space)) 
{
    // 分配临时位移数据
    _deltaPositions = new NativeArray<float3>(..., Allocator.TempJob);
    
    // 调度位移计算作业
    var positionJob = new Vector3AddPositionsJob {
        lastPositions = _useBufferA ? bufferA : bufferB,
        currentPositions = _useBufferA ? bufferB : bufferA
    };
    _positionJobHandle = positionJob.Schedule(count, GetOptimalBatchSize());

    // 调度Transform更新作业
    var transformJob = new UpdateTransformsJob {
        targetPositions = _useBufferA ? bufferB : bufferA
    };
    _transformJobHandle = transformJob.Schedule(_swordTransforms, _positionJobHandle);

    _useBufferA = !_useBufferA; // 切换缓冲区
}

3. 批次优化 GetOptimalBatchSize()

int GetOptimalBatchSize() => 
    Mathf.Max(32, totalCount / (SystemInfo.processorCount * 4));

• 算法：根据CPU核心数动态调整批次
• 目标：平衡线程开销与并行效率

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内存管理策略

1. 双缓冲机制

   • 交替读写避免数据竞争
   • Buffer A/B 使用Allocator.Persistent

2. 临时数据

   • _deltaPositions使用Allocator.TempJob
   • 在Job完成后通过Dispose()释放

3. 销毁时清理

   void OnDestroy() {
       JobHandle.Complete(); // 确保作业完成
       _swordTransforms.Dispose();
       _positionsBufferA/B.Dispose();
   }
   

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性能优化点

1. Burst编译加速

   • 数学运算编译为高效Native代码
   • FloatMode.Fast牺牲精度换取速度

2. Transform批量访问

   • 使用TransformAccessArray减少API调用开销

3. 数据布局

   • 结构体数据连续内存存储
   • 避免CPU缓存失效

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典型工作流程

MainThread positionJob WorkerThread transformJob 调度位移计算 完成计算 调度Transform更新 完成所有更新 MainThread positionJob WorkerThread transformJob

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注意事项

1. 线程安全

   • 确保Job完成前不修改NativeArray数据
   • 使用JobHandle.Complete()同步

2. 内存泄漏防范

   • 严格匹配Allocator与Dispose()
   • 在OnDestroy中释放持久化内存

3. 移动端适配

   • 测试不同处理器核心数的批次表现
   • 调整GetOptimalBatchSize除数因子

4. Burst兼容性

   • 避免在Job中使用非Burst兼容代码
   • 注意Managed类型的使用限制