TextureStreamingJob 崩溃分析一则

这是第163篇UWA技术知识分享的推送。今天我们为大家精选了一个和开发、优化相关的深度话题，建议阅读时间10分钟，认真读完必有收获。

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TextureStreaming

Q：TextureStreamingJob在Android、iOS、PC均发生崩溃。

崩溃的调用栈如下：

Unity.exe!TextureStreamingJob(struct TextureStreamingJobData *)
Unity.exe!JobQueue::Exec(struct JobInfo *,__int64,int)
Unity.exe!JobQueue::Steal(class JobGroup *,struct JobInfo *,__int64,int,bool)
Unity.exe!JobQueue::ExecuteJobFromQueue(void)
Unity.exe!JobQueue::ProcessJobs(void *)
Unity.exe!JobQueue::WorkLoop(void *)
Unity.exe!Thread::RunThreadWrapper(void *)
kernel32.dll!BaseThreadInitThunk()
ntdll.dll!RtlUserThreadStart()

或者iOS如下：

1 app TextureStreamingJob (FloatConversion.h:127)
2 app Exec (JobQueue.cpp:412)
3 app Steal (JobQueue.cpp:673)
4 app ExecuteJobFromQueue (JobQueue.cpp:832)
5 app ProcessJobs (JobQueue.cpp:890)
6 app WorkLoop (JobQueue.cpp:976)
7 app RunThreadWrapper (Thread.cpp:76)

Android也类似。

A：这里讲下已经提交Bug Report的一则。根据调用栈定位到问题现场，分析整理上下文后，伪代码大致如下：

void TextureStreamingJob(TexutreStreamingJobData* jobdata)
{
    // 以上省略
    auto& sharedData = jobdata->sharedData;
    auto smallestMip = jobdata->smallestMip;
    auto largestMip = jobdata->largestMip;
    count = sharedData.textures.size();
    
    auto& currBatchDesiredMipLevels = jobdata->results->desiredMipLevels[jobdata->batchIndex];
    
    if (count)
    {
        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            int8_t mipLevel = -1;
            
            if (sharedData.textures[i].unknownFloatValue >= 0.0)
                mipLevel = sharedData.textures[i].mipLevel;
            
            if (mip < 0)
                mipLevel = -1;
            
            if (mip >= smallestMip)
                mipLevel = smallestMip;
            
            if (mip <= largestMip)
                mipLevel = largestMip;
            
            currBatchDesiredMipLevels[i].mipLevel = mipLevel;    // << 此处崩溃
            currBatchDesiredMipLevels[i].unknownField = CONST_VALUE;
        }
    }
    
    // 以下省略...
}

崩溃发生在currBatchDesiredMipLevels[i].mipLevel = mipLevel;这一句。

根据分析，TextureStreamingManager会依照UnityEngine.QualitySettings中的streamingMipmapsRenderersPerFrame参数，对当前任务分组。

QualitySettings.streamingMipmapsRenderersPerFrame

举例来说，streamingMipmapsRenderersPerFrame = 2；

(1)如果场景中有2个streaming对象，只会有一组任务（后文我们称之为batchCount，索引称之为batchIndex），即batchCount = 1；
(2)如果存在3个streaming对象，batchCount = 2，第一组任务个数为2，第二组为1；
(3)如果存在4个streaming对象，batchCount = 2，第一组任务个数为2，第二组为2；
(4)如果存在5个streaming对象，batchCount = 3，第一组任务个数为2，第二组为2，第三组为1；

以此类推。

此处所说的第一组任务、第二组任务本文称之为batch。

jobdata->results->desiredMipLevels是一个数组，按batch存放。

（1）jobdata->results->desiredMipLevels[

由此可见 jobdata->results->desiredMipLevels.size() 应当等于batchCount。

// 类型名是瞎猜的，请意会 :(
struct TextureMipLevelInfo;
// 引擎中有自己的数据结构dynamic_array, 此处用std::vector表示涵义更加直观
std::vector<std::vector<TextureMipLevelInfo>> desiredMipLevels;   

根据崩溃现场，崩溃发生时 jobdata->results->desiredMipLevels[batchIndex]为NULL。于是进一步排查desiredMipLevels的size()和capacity()。其中size为1，capacity为8。

jobdata->results->desiredMipLevels1 此时jobdata->results->desiredMipLevels.size() == 1

发生了索引越界，于是需要分析batchIndex的来源。

一番调查后了解到，batchIndex来自于TextureStreamingManager::Update()

TextureStreamingManager::Update()
{
    // 以上省略
    if (this->jobBatchIndex > this->results->batchCount)
    {
        this->jobBatchIndex = 0;
    }
    // 省略
        TextureStreamingManager::InitJobData(/*省略参数...*/)    // 初始化 this->jobData
        ScheduleJobInternal(this->jobFence, &TextureStreamingJob, this->jobData, 0);
    // 省略
}

由此可以推断，在任务ScheduleJobInternal的时候，状态应该是正确的，如果当时jobBatchIndex = 1并且this->results->batchCount = 1，this->jobBatchIndex 应该会归零。

因此可以推断ScheduleJobInternal之后，TextureStreamingJob执行之前，任务数据发生了改变。

batchIndex任务初始化后不会修改，如果状态发生改变，想必是 this->results->batchCount 发生了改变。

什么样的操作可以影响batchCount呢，自然就想到了：streamingMipmapsRenderersPerFrame参数以及需要参与streaming的贴图数量。

有了猜测，那就需要进一步验证，重现需要满足以下的条件：

（1）每一帧TextureStreamingJob的任务数据被初始化之后，任务被实际执行之前，batchCount缩小；
（2）任务初始化时的batchIndex >= 缩小后的batchCount。

经过一番尝试，选用了一种最稳妥的方案：

（1）通过钩子让TextureStreamingJob的执行时机可控（每帧结束时）；
（2）通过设置两个Quality切换RenderersPerFrame；
（3）一个QualitySettings设置较小的Renderers Per Frame，另一个设置较大的数值；
（4）场景中放一些参与TextureStreaming的Renderer使batchCount刚好达到2；
（5）添加一个按钮，点击按钮时切换到Renderers Per Frame参数较大的QualitySettings；

点击按钮这帧结束时，TextureStreamingJob被执行——Crash!

关于问题的一些补充：

（1）虽然用于复现问题的工程通过修改Renderers Per Frame触发，但是不修改Renderers Per Frame也是可以触发的。
（2）除了崩溃在TextureStreamingJob开始的地方，在函数的后面也有访问 desiredMipLevels，因此也会崩在地址更靠后的地方。
（3）TextureStreamingManager::InitJobData中sharedData有做引用计数加一,并且用到的地方都会Unshare()因此不容易产生问题，而results没有，results虽然调用了Unshare()，引用计数为1，实际上JobSystem的线程和主线程访问和修改了同一份TextureStreamingResults，由此产生了Bug。

目前这个问题已经上报给Unity，等待官方修复，经测试存在于目前所有发行版本，2018.4.1，2019.1。

TextureStreaming可以有效减少内存，但是用下来Bug不少，已知还有一处崩溃。TextureStreaming目前与QualitySettings.masterTextureLimit设置冲突。特定情况下设置1/2会导致实际变成1/4（生效了两遍）。开关textureStreamingActive也会产生一些非预期的现象发生。如果项目开发接近后期，不建议此时接入。

感谢题主庄沁@UWA问答社区提供了回答，欢迎大家转至社区交流：
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封面图：Unity TextureOps
Unity的基本图像处理插件。