Unity3D-深入剖析NGUI的游戏UI架构
看到一篇很好的博文，整理了一下发上来
Unity3D-NGUI分析，使用NGUI做UI需要注意的几个要点，在此我想罗列一下，对我在U3D上做UI的一些总结，最后解剖一下NGUI的源代码，它是如果架构和运作的。
那么如何做到GUI输入消息的传递呢，答案是：我封装了一个关于NGUI输入消息的类，由于NGUI的输入消息传递方式是U3D中SendMessage方式，所以在每个需要接入输入的物体上动态的绑定该封装脚本。在这个消息封装类中，加入消息传递的委托方法后，所有关于该物体的输入消息将通过封装类直接传递到方法上，再通过消息类型的识别就可以脱离传统脚本绑定的束缚了
在用NGUI制作UI时需要注意的几点：
- 每个GUI以1各UIPanel为标准，过多的UIPanel首先会导致DrawCall的增多，其次是导致UI逻辑的混乱。
- UITexture不能使用的过于平凡，因为每个UITexture都会增加1各DrawCall，所以一般会作为背景图出现在UI上，小背景，大背景都可以。
- 图集不宜过大，过大的图集，不要把很多个GUI都放在一个图集里，在UI显示时加载资源IO速度会非常慢。我尝试了各种方式来管理图集，例如每个GUI一个图集，大于300*100宽度的图不做图集，抑或一个系统模块2个图集，甚至我有尝试过以整个游戏为单位划分公共图集，按钮图集，头像图集，问题图集，但这种方式最终以图集过大IO过慢而放弃，这些图集的管理方式都是应项目而适应的，并没有固定的方式，最主要是你怎么理解程序读取资源时的IO操作时间。
- 在开发中，尽量用Free分辨率来测试项目的适配效果，不要到上线才发现适配问题。
适配源码：
float defaultWHRate = 800f / 480f;
float ScreenWHRate = (float)Screen.width / (float)Screen.height;
bool isUseHResize = defaultWHRate >= ScreenWHRate ? false : true;
UIRoot root = GameObject.Find(“ROOT”).GetComponent<UIRoot>();
if (!isUseHResize)
{
float curScreenH = (float)Screen.width / defaultWHRate;
float Hrate = curScreenH / Screen.height;
root.manualHeight =(int)(480f / Hrate);
}
else
{
root.manualHeight = 480;
}5 .拆分以及固定各个锚点，上，左上，右上，中，左中，右中，下，左下，右下
6. 拆分GUI层级，层级越高，显示越靠前。层级的正确拆分能有效管理GUI的显示方式。
/// <summary>
/// GUI层级
/// </summary>
public enum GUILAYER
{
GUI_BACKGROUND = 0, //背景层
GUI_MENU, //菜单层0
GUI_MENU1, //菜单层1
GUI_PANEL, //面板层
GUI_PANEL1, //面板1层
GUI_PANEL2, //面板2层
GUI_PANEL3, //面板3层
GUI_FULL, //满屏层
GUI_MESSAGE, //消息层
GUI_MESSAGE1, //消息层
GUI_GUIDE, //引导层
GUI_LOADING, //加载层
}7.要充分的管理GUI，不然过多的GUI会导致内存加速增长，而每次都销毁不用的GUI则会让IO过于频繁降低运行速度。我的方法是找到两者间的中间态，给予隐藏的GUI一个缓冲带,当每次某各GUI进行隐藏时判断是否有需要销毁的GUI。或者也可以这么做，每时每刻去监控隐藏的GUI，哪些GUI内存时间驻留过长就销毁。关于内存优化问题，可以参考《unity3d-texture图片空间和内存占用分析》和 《unity3d优化之路》
8.另外关于图标，像头像，物品，数量过多的，可以用打成几个图集，按一定规则进行排列，减小文件大小减少一次性读取的IO时间。
9.尽量减少不必要的UI更改，NGUI一旦有UI进行更改，它就得重新绘制MESH和贴图，比起cocos2d耗得CPU大的多。
10.如果可以不用动态字体就不要用动态字体，因为动态字体每次都会做IO操作读取相应的图片，这个是NGUI一个问题，费cpu，费内存。
11.设置脚本执行次序，在U3D的Project setting->Script Execution Order 中。由于NGUI以UIPanel为主要渲染入口，所以，所有关于游戏渲染处理的程序最好放在渲染之后，也就是UIPanel之后。UIPanel以LateUpdate为接口入口，所以关于渲染方面的程序还得斟酌是否方在LateUpdate里。
12.NGUI对于动态的移动旋转等的UI操作支持性很差，当有这种操作过多的时候，会使得屏幕很卡。解决办法就是，自己用程序生成面片，面片的渲染不再受到NGUI的控制。
以上是我能想起来的注意点，若有没想起来的，在以后的时间想到的也将补充进去。口无遮拦的说了这么多，不剖析一下源码怎么说的过去，之前对NGUI输入消息进行了封装，对2D动画序列帧进行了封装，却一直没能完整剖析它的底层源码，着实遗憾。
NGUI中UIPanel是渲染的关键，他承载了在他下面的子物体的所有渲染工作，每个渲染元素都是由UIWidget继承而来，每个UI物体的渲染都是由面片、材质球、UV点组成，每个种材质由一个UIDrawCall完成渲染工作，UIDrawCall中自己创建Mesh和MeshRender来进行统一的渲染工作。这些都是对NGUI底层的简单的介绍，下面将进行更加细致的分析。
首先我们来看UIWidget这个组件基类，从它拥有的类内部变量就能知道它承担得怎样的责任:
// Cached and saved values
[HideInInspector][SerializeField] protected Material mMat;//材质
[HideInInspector][SerializeField] protected Texture mTex;//贴图
[HideInInspector][SerializeField] Color mColor = Color.white;//颜色
[HideInInspector][SerializeField] Pivot mPivot = Pivot.Center;//对齐位置
[HideInInspector][SerializeField] int mDepth = 0;//深度
protected Transform mTrans;//坐标转换
protected UIPanel mPanel;//相应的UIPanel
protected bool mChanged = true;//是否更改
protected bool mPlayMode = true;//模式
Vector3 mDiffPos;//位置差异
Quaternion mDiffRot;//旋转差异
Vector3 mDiffScale;//缩放差异
int mVisibleFlag = -1;//可见标志
// Widget’s generated geometry
UIGeometry mGeom = new UIGeometry();//多变形实例UIWidget承担了存储显示内容，颜色调配，显示深度，显示位置，显示大小，显示角度，显示的多边形形状，归属哪个UIPanel。这就是UIWidget所要承担的内容，在UIWidget的所有子类中都具有以上相同的属性和任务。UIWidget和UIPanel的关系非常密切，因为UIPanel承担了UIWidget的所有渲染工作，而UIWidget只是承担了存储需要渲染数据。所以，在UIWidget在更换贴图，材质球，甚至更换UIPanel父节点时它会及时通知UIPanel说：”我更变配置了，你得重新获取我的渲染数据”。
UIWidget中最重要的虚方法为
virtual public void OnFill(BetterList<Vector3> verts, BetterList<Vector2> uvs, BetterList<Color32> cols)
{
;
}它是区分子类的显示内容的重要方法。它的工作就是填写如何显示，显示什么。
public bool UpdateGeometry (ref Matrix4x4 worldToPanel, bool parentMoved, bool generateNormals)
{
if (material == null)
return false;
if (OnUpdate() || mChanged)
{
mChanged = false;
mGeom.Clear();
OnFill(mGeom.verts, mGeom.uvs, mGeom.cols);
if (mGeom.hasVertices)
{
Vector3 offset = pivotOffset;
Vector2 scale = relativeSize;
offset.x *= scale.x;
offset.y *= scale.y;
mGeom.ApplyOffset(offset);
mGeom.ApplyTransform(worldToPanel *cachedTransform.localToWorldMatrix, generateNormals);
}
return true;
}
else if (mGeom.hasVertices && parentMoved)
{
mGeom.ApplyTransform(worldToPanel * cachedTransform.localToWorldMatrix, generateNormals);
}
return false;
}
它的作用就是，当需要重新组织多边型展示内容时，进行多边型的重新规划。
接着，我们来看看UINode，这个类很容易被人忽视，而他的作用也很重要。它是在UIPanel被告知有新的UIWidget显示元素时被创建的，它的创建主要是为了监视被创建的UIWidget的位置，旋转，大小是否被更改，若被更改，将由UIPanel进行重新的渲染工作。
HasChanged这是UINode唯一重要的方法之一，它的作用就是UIPanel用来监视每个元素是否改变了进而进行重新渲染。
public bool HasChanged ()
{
#if UNITY_3 || UNITY_4_0
bool isActive = NGUITools.GetActive(mGo) && (widget == null || (widget.enabled && widget.isVisible));
if (lastActive != isActive || (isActive &&
(lastPos != trans.localPosition ||
lastRot != trans.localRotation ||
lastScale != trans.localScale)))
{
lastActive = isActive;
lastPos = trans.localPosition;
lastRot = trans.localRotation;
lastScale = trans.localScale;
return true;
}
#else
if (widget != null && widget.finalAlpha != mLastAlpha)
{
mLastAlpha = widget.finalAlpha;
trans.hasChanged = false;
return true;
}
else if (trans.hasChanged)
{
trans.hasChanged = false;
return true;
}
#endif
return false;
}
接着，来看UIDrawCall，它是被NGUI隐藏起来的类。他的内部变量来看看：
Transform mTrans; //坐标转换类
Material mSharedMat; // 渲染材质
Mesh mMesh0; //首个MESH
Mesh mMesh1; //用于更换的Mesh
MeshFilter mFilter; //绘制的MeshFilter
MeshRenderer mRen; //渲染MeshRender组件
Clipping mClipping; //裁剪类型
Vector4 mClipRange; //裁剪范围
Vector2 mClipSoft; //裁剪缓冲方位
Material mMat; //实例化材质
int[] mIndices; //做为Mesh三角型索引点由这些内部变量可知，UIDrawCall是负责NGUI的最重要的渲染类。他制造Mesh制造Material，设置裁剪范围，为NGUI提供渲染底层。
他最重要的方法是：
public void Set (BetterList<Vector3> verts, BetterList<Vector3> norms, BetterList<Vector4> tans, BetterList<Vector2> uvs, BetterList<Color32> cols)
{
int count = verts.size;
// Safety check to ensure we get valid values
if (count > 0 && (count == uvs.size && count == cols.size) && (count % 4) == 0)
{
// Cache all components
if (mFilter == null)
mFilter = gameObject.GetComponent<
MeshFilter>();
if (mFilter == null)
mFilter = gameObject.AddComponent<
MeshFilter>();
if (mRen == null)
mRen = gameObject.GetComponent<
MeshRenderer>();
if (mRen == null)
{
mRen = gameObject.AddComponent<
MeshRenderer>();
#if UNITY_EDITOR
mRen.enabled = isActive;
#endif
UpdateMaterials();
}
else if (mMat != null && mMat.mainTexture != mSharedMat.mainTexture)
{
UpdateMaterials();
}
if (verts.size < 65000)
{
int indexCount = (count >> 1) * 3;
bool rebuildIndices = (mIndices == null || mIndices.Length != indexCount);
// Populate the index buffer
if (rebuildIndices)
{
// It takes 6 indices to draw a quad of 4 vertices
mIndices = new int[indexCount];
int index = 0;
for (int i = 0; i < count; i += 4)
{
mIndices[index++] = i;
mIndices[index++] = i + 1;
mIndices[index++] = i + 2;
mIndices[index++] = i + 2;
mIndices[index++] = i + 3;
mIndices[index++] = i;
}
}
// Set the mesh values
Mesh mesh = GetMesh(ref rebuildIndices, verts.size);
mesh.vertices = verts.ToArray();
if (norms != null)
mesh.normals = norms.ToArray();
if (tans != null)
mesh.tangents = tans.ToArray();
mesh.uv = uvs.ToArray();
mesh.colors32 = cols.ToArray();
if (rebuildIndices)
mesh.triangles = mIndices;
mesh.RecalculateBounds();
mFilter.mesh = mesh;
}
else
{
if (mFilter.mesh != null)
mFilter.mesh.Clear();
Debug.LogError("Too many vertices on one panel: " + verts.size);
}
}
else
{
if (mFilter.mesh != null)
mFilter.mesh.Clear();
Debug.LogError("UIWidgets must fill the buffer with 4 vertices per quad. Found " + count);
}
}在这个方法里，它制造Mesh,MeshFilter,MeshRender,Materials。
最后，我们来说说最重要的UI渲染入口UIPanel。
UIPanel的渲染步骤：
1.当有任何形式的UI组件启动渲染时加入UIPanel的渲染队列，当有新的渲染组件需要有新的UIDrawCall时，进行生成新的UIDrawCall.
2.对所有UIPanel的渲染队列进行检查，是否队列中渲染组件需要重新渲染，包括位移，缩放，更改图片，启用，关闭.
3.获取渲染组件对应的UIDrawCall，更新Mesh,贴图,UV，位置，大小
4.对需要更新的UIDrawCall进行重新渲染
5.最后标记已经渲染的渲染组件，告诉他们已经渲染，为下次判断更新做好准备。删除不再需要渲染的UIDrawCall，销毁渲染冗余。
注意：所有的渲染都是在LateUpdate下进行，也就是它是进行的延迟渲染。
接口源码：
void LateUpdate ()
{
// Only the very first panel should be doing the update logic
if (list[0] != this)
return;
// Update all panels
for (int i = 0; i < list.size; ++i)
{
UIPanel panel = list[i];
panel.mUpdateTime = RealTime.time;
panel.UpdateTransformMatrix();
panel.UpdateLayers();
panel.UpdateWidgets();
}
// Fill the draw calls for all of the changed materials
if (mFullRebuild)
{
UIWidget.list.Sort(UIWidget.CompareFunc);
Fill();
}
else
{
for (int i = 0; i < UIDrawCall.list.size; )
{
UIDrawCall dc = UIDrawCall.list[i];
if (dc.isDirty)
{
if (!Fill(dc))
{
DestroyDrawCall(dc, i);
continue;
}
}
++i;
}
}
// Update the clipping rects
for (int i = 0; i < list.size; ++i)
{
UIPanel panel = list[i];
panel.UpdateDrawcalls();
}
mFullRebuild = false;
}
Fill()接口源码：
/// <summary>
/// Fill the geometry fully, processing all widgets and re-creating all draw calls.
/// </summary>
static void Fill ()
{
for (int i = UIDrawCall.list.size; i > 0; )
DestroyDrawCall(UIDrawCall.list[–i], i);
int index = 0;
UIPanel pan = null;
Material mat = null;
UIDrawCall dc = null;
for (int i = 0; i < UIWidget.list.size; )
{
UIWidget w = UIWidget.list[i];
if (w == null)
{
UIWidget.list.RemoveAt(i);
continue;
}
if (w.isVisible && w.hasVertices)
{
if (pan != w.panel || mat != w.material)
{
if (pan != null && mat != null && mVerts.size != 0)
{
pan.SubmitDrawCall(dc);
dc = null;
}
pan = w.panel;
mat = w.material;
}
if (pan != null && mat != null)
{
if (dc == null)
dc = pan.GetDrawCall(index++, mat);
w.drawCall = dc;
if (pan.generateNormals)
w.WriteToBuffers(mVerts, mUvs, mCols, mNorms, mTans);
else
w.WriteToBuffers(mVerts, mUvs, mCols, null, null);
}
}
else
w.drawCall = null;
++i;
}
if (mVerts.size != 0)
pan.SubmitDrawCall(dc);
}
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