（二）Unity5.0新特性------unity内部：内存 和 性能（以及Unity5的升级优化）

      我们的脚本代码里经常会需要访问gameObject引用或者某个组件的引用，最好的方式当然是在脚本Awake的时候就把这些可能访问的东西都缓存下来；如果需要访问临时gameObject实例的某属性或者临时某组件的gameObject实例， 在能够确保组件一定存在（可以使用 [ RequireComponent (   typeof ( AudioSource   ))] 如果没有自动添加移除不了！ ）的情况下，可以用属性访问，毕竟属性访问比GetComponent要快上一倍，但是如果不能确定组件是否存在，甚至是需要对组件的存在性做判断时，一定不要用对属性访问结果判空的方式，而要用GetComponent，这里面节省的开销不是一点半点。   

    而在unity5中你是没得选择了，因为没有了属性访问器。 看看下图的 GameObject类的对比。（4.6和5.0版本）



     

unity内部：内存 和 性能

Topics
• Memory Overview
• Garbage Collection
• Mesh Internals
• Scripting
• Job System

一、 Memory Overview

Memory Domains内存域
• Native (internal)本地 (内部)
• Asset Data: Textures, AudioClips, Meshes
• Game Objects & Components: Transform, etc..
• Engine Internals: Managers, Rendering, Physics, etc..
• Managed - Mono
• Script objects (Managed dlls)
• Wrappers （包装类）for Unity objects: Game objects, assets,components

• Native Dlls
• User’s dlls and external dlls (for example: DirectX)

Native Memory: Internal Allocators本机内存： 内部分配器
• Default
• GameObject
• Gfx 图形和渲染相关
• Profiler事件探查器
               5.x： 在 Dll 中使用本机的分配器公开的 API

Managed Memory托管的内存
• Value types值类型 (bool, int, float, struct, ...)

          • 在堆栈内存中存在。当从堆栈中移除时取消分配。没有GC。

• Reference types (classes) 引用类型 （类）

• 在堆上存在，当长时间不再被引用时都由mono/.net GC删除。

• 包装为 Unity Objects :

• GameObject

• Assets : Texture2D, AudioClip, Mesh, …

• Components : MeshRenderer, Transform, MonoBehaviour

Mono Memory Internals

• Allocates system heap blocks for internal allocator（为内部分配器分配系统堆块）

• Will allocate new heap blocks when needed（ 在需要时将分配新的堆块）

• Heap blocks are kept in Mono for later use（ 堆块保持在Mono中以后使用）

• Memory can be given back to the system after a while（ 当过一段时间内存可以被交还给系统）

•......但是它取决于平台è  ，别指望它

• Garbage collector cleans up（垃圾回收器清理）

• Fragmentation can cause new heap blocks even though memory is not exhausted（ 碎片可以导致新的堆块，即使内存不耗尽）

二、Garbage Collection

Unity Object wrapper（封装）

• Some Objects used in scripts have large native backing memory in unity（在unity中在脚本中被使用的一些对象有大批的本机支持内存）

• 直到运行Finalizers终结器内存才会释放

Mono Garbage Collection

•  GC.Collect

• Runs on the main thread when（运行在主线程上当：

• Mono exhausts the heap space（ Mono耗尽堆空间）

• Or user calls System.GC.Collect()（或用户调用 System.GC.Collect()）

•  Finalizers终结器
     • Run on a separate thread（运行在一个单独的线程上当：

• Controlled by mono（由mono控制

• Can have several seconds delay（可以有几秒钟的延迟

•  Unity native memory（unity本机内存

• Dispose() cleans up internal memory（Dispose () 清理内部内存

• Eventually called from finalizer（ 最终从finalizer终结器调用

• Manually call Dispose() to cleanup（手动调用 Dispose() 清理

Garbage Collection
• Roots are not collected in a GC.Collect（在GC.Collect上Roots不会被收集）

• Thread stacks（线程堆栈）

• CPU Registers（CPU 寄存器）

• GC Handles (used by Unity to hold onto managed objects) GC 句柄 （使用Unity来守住托管对象）

• 静态变量 ！！

• Collection的时间尺度与托管的堆的大小

• 您分配的越多，gets变得越慢

GC: Best Practices 最佳做法
• Reuse objects . Use object pools（重用对象，使用对象池）
• 更喜欢基于堆栈的分配。使用结构而不是类
• System.GC.Collect 可以用于触发collection
• 手动调用 Dispose立即清理

Avoid temp allocations避免临时分配
• Don’t use FindObjects or LINQ
• Use StringBuilder for string concatenation
• Reuse large temporary work buffers（重用大量临时工作缓冲区）
• ToString()
• .tag 改用 CompareTag() 方法

Unity API Temporary Allocations（临时分配）
一些例子：
• GetComponents<T>
• Vector3[] Mesh.vertices
• Camera[] Camera.allCameras
• foreach

•  does not allocate by definition（定义不会分配)

•  However, there can be a small allocation, depending on the implementation of .GetEnumerator()

• 然而，根据具体的.GetEnumerator()实现可能会有 small有小的分配

5.x： 正在研究新的非分配non-allocating版本

Memory fragmentation内存碎片
• Memory fragmentation is hard to account for（内存碎片很难解释）

• Fully unload dynamically allocated content（完全卸载动态分配内容）

• 切换到一个空白场景，在next level之前

• This scene could have a hook where you may pause the game long enough to sample if there is anything significant in memory

• Ensure you clear out variables so GC.Collect will remove as much as possible
• 确保你clear变量，GC.Collect将删除尽可能多地

• 尽可能避免分配
• 重用对象尽可能在scene play下
• Clear them out for map load to clean the memory（把它们清理干净memory的地图加载）

Unloading Unused Assets卸载未使用的资产
• Resources.UnloadUnusedAssets 将触发资产垃圾回收

•他是搜索所有unreferenced assets 和卸载他们

•他是一个async operation异步操作的 

• 它loading 一个 level后在内部被调用

• Resources.UnloadAsset 是最好的

• 您需要知道到底您需要Unload卸载什么

•Unity而不必全部扫描

• Unity 5.0： 多线程的asset垃圾回收

三、Mesh Internals

Mesh Read/Write Option
• 它允许您在运行时修改mesh

• 如果启用enabled, Mesh的系统副本会保留在内存中

• enabled是默认
• 在某些情况下，禁用此选项不会减少内存使用量

• Skinned meshes皮肤网格

• iOS

Unity 5.0: disable by default默认情况下是禁用 – under consideration

Non-Uniform scaled Meshes非均匀缩放网格
我们需要正确转换的顶点法线
• Unity 4.x:

• 在 CPU 上变换transform网格mesh

• 创建数据的额外副本

• Unity 5.0

• 在 GPU 上缩放Scaled

• 不再需要额外的内存

Static Batching

这是什么？
• 它是优化，减少了draw calls 和状态改变的数量

他如何使用？
• 在player settings + Tag对象为static。如下：

它内部如何工作？
• Build-time 生成时间: Vertices are transformed to world- space顶点转换为世界空间

• Run-time运行时间: Index buffer is created with indices of visible objects索引缓冲区创建与指数的可见对象

Unity 5.0:
• Re-implemented static batching without copying of index buffers重新实施静态配料而不复制索引缓冲区

Dynamic Batching

这是什么？

• 类似于静态配料，在运行时对象是non-static
他如何使用？
• 在player settings

• no need to tag. it auto-magically works…无需标记。它自动神奇地工作......

它内部如何工作？
• objects are transformed to world space on the对象转换到世界空间上
CPU
• 创建临时的 VB & IB
• 在一个draw call 中呈现Rendered 

Unity 5.x:  我们正在考虑使每个平台参数

Mesh Skinning
根据平台的不同实现：
• x86: SSE
• iOS/Android/WP8: Neon optimizations
• D3D11/XBoxOne/GLES3.0: GPU
• XBox360, WiiU: GPU (memexport)
• PS3: SPU
• WiiU: GPU w/ stream out
Unity 5.0: Skinned meshes 通过共享实例之间的索引缓冲区使用较少的内存

四、Scripting（重要！）

Unity 5.0: Mono

• No upgrade不能升级
• Mainly bug fixes主要 bug 修复
• New tech in WebGL: IL2CPP新科技在 WebGL： IL2CPP
• http://blogs.unity3d.com/2014/04/29/on-the-future-of-web-publishing-in-unity/
• 敬请： 会有关于它的博客文章

GetComponent<T>       
它要求游戏物体，得到一个指定类型的组件：
• The GO contains a list of Components
• GO包含Components组件的列表

• 每个组件类型被比作 T
• 第一个组件的类型 T （或从 T 派生），将返回给调用方
• 不太多的开销，但它仍然需要调入本机代码

Unity 5.0: Property Accessors属性的访问器
• 大多数accessors将在Unity 5.0中被移除

• 目的是减少依赖，因此提高模块化
• Transform将仍然被保留

• 现有的脚本将被转换。示例：

in 5.0:

Transform Component
• this.transform 是和 GetComponent<Transform>() 一样
•  transform.position/rotation 需要:

• find Transform component

• Traverse hierarchy to calculate absolute position遍历层次结构来计算绝对位置

• Apply translation/rotation

•  transform internally stores the position relative to the parent变换在内部存储的位置是相对于父级

• transform.localPosition = new Vector(…) →  简单的赋值

• transform.position = new Vector(…)→  costs the same if no father, otherwise it will need to traverse the hierarchy up to transform the abs position into local

• transform.position = 新的 Vector(...)→  如果没有父亲代价是一样的，否则它将需要本地遍历hierarchy得到transform的位置绝对值

• 最后，将通过messages通知其他组件 （对撞机、 刚体、 轻型、 相机、）。

Instantiate
API:

• Object Instantiate(Object, Vector3, Quaternion);

• Object Instantiate(Object);

Implementation执行:

• 克隆GameObject Hierarchy and Components

• Copy Properties复制属性

• Awake

• Apply new Transform (if provided)适用新的变换 （如果提供）

Instantiate cont..ed
• Awake 可以是昂贵的
• AwakeFromLoad （主线程）

• clear states清理状态

• internal state caching内部状态缓存

• pre-compute预先计算

Unity 5.0:

• Allocations have been reduced分配已被减少

• 一些内部的循环，用于复制的数据进行了优化

JIT Compilation（ JIT 编译）
这是什么？
• 在进程中从 CIL 代码生成机器代码，在应用程序运行期间
Pros:优点：
• 为当前平台，它生成优化的代码

Cons:缺点：
•  Each time a method is called for the first time, the application will suffer a certain performance penalty because of the compilation
• 每次方法被第一次调用时，应用程序因为汇编将受到某些性能处罚 

JIT compilation spikes
pre-JITting怎么样？

• RuntimeHelpers.PrepareMethod 是行不通的：

....MethodHandle.GetFunctionPointer() 比较好

五、Job System

Unity 5.0: Job System (internal)
job system的目标:

• 基于多线程的代码 可以很容易地写得很高效率的工作

• The jobs should be able to run safely in parallel to script code
• jobs工作应该能够安全地平行的运行脚本代码

Job System: 它是什么 ?

• 它是一个Framework框架，我们打算在现有的和新的子系统中使用的

• 我们想要Animation, NavMesh, Occlusion, Rendering,等等尽可能多的并行运行

• 这最终将导致更好的性能