AssetBundle的原理及最佳实践

AssetBundle的原理及最佳实践

本篇包含了Addressable基础篇系列的第三节和第四节,第一节《浅谈Assets——Unity资源映射》,第二节《Resources目录的优点与痛点》,可点击回顾。本文主要介绍Addressable基础篇系列中的AssetBundle原理和AssetBundle最佳实践。

三、AssetBundle原理

AssetBundle系统提供了一种压缩文件的格式,可以把一个到多个文件进行索引和序列化。

Unity项目在交付安装之后,会通过AssetBundle对不包含代码的资源进行更新。这就允许开发人员先提交一个小的应用程序包,将运行时内存压力降到最低,并有选择地加载针对不同终端用户设备优化后的内容。

3.1 AssetBundle结构

总的来说,AssetBundle就像传统的压缩包一样,由两个部分组成:包头和数据段。

包头包含有关AssetBundle的信息,比如标识符、压缩类型和内容清单。清单是一个以Objects name为键的查找表。每个条目都提供一个字节索引,用来指示该Objects在AssetBundle数据段的位置。在大多数平台上,这个查找表是用平衡搜索树实现的。具体来说,Windows和OSX派生平台(包括iOS)都采用了红黑树。因此,构建清单所需的时间会随着AssetBundle中Assets的数量增加而线性增加。

数据段包含通过序列化AssetBundle中的Assets而生成的原始数据。如果指定LZMA为压缩方案,则对所有序列化Assets后的完整字节数组进行压缩。如果指定了LZ4,则单独压缩单独Assets的字节。如果不使用压缩,数据段将保持为原始字节流。

在Unity 5.3之前,是无法对AssetBundle中单独Objects进行压缩的。因此,如果在5.3之前的Unity版本被要求从压缩的AssetBundle中读取一个或多个对象时,Unity必须解压整个AssetBundle。通常,Unity会缓存AssetBundle的解压缩副本,以提高在相同AssetBundle上的后续加载请求的加载性能。

3.2 加载AssetBundles

AssetBundles可以通过四个不同的API进行加载。但受限于两个标准,这四个API的行为是不同的。两个标准如下:

  • AssetBundles的压缩方式:LZMA、LZ4、还是未压缩的。
  • AssetBundles的加载平台。

而四个API分别是:

  • AssetBundle.LoadFromMemory(Async optional)
  • AssetBundle.LoadFromFile(Async optional)
  • UnityWebRequest's DownloadHandlerAssetBundle
  • WWW.LoadFromCacheOrDownload (on Unity 5.6 or older)

下面来详细讲一下4个API的区别。

3.2.1 AssetBundle.LoadFromMemory(Async)
Unity的建议是——不要使用这个API

LoadFromMemory(Async) 是从托管代码的字节数组里加载AssetBundle。也就是说你要提前用其它的方式将资源的二进制数组加入到内存中。然后该接口会将源数据从托管代码字节数组复制到新分配的、连续的本机内存块中。

但如果AssetBundle使用了LZMA压缩类型,它将在复制时解压AssetBundle。而未压缩和LZ4压缩类型的AssetBundle将逐字节的完整复制。

之所以不建议使用该API是因为,此API消耗的最大内存量将至少是AssetBundle的两倍:本机内存中的一个副本,和LoadFromMemory(Async)从托管字节数组中复制的一个副本。

因此,从通过此API创建的AssetBundle加载的资产将在内存中冗余三次:一次在托管代码字节数组中,一次在AssetBundle的栈内存副本中,第三次在GPU或系统内存中,用于Asset本身。

注意:在Unity 5.3.3之前,这个API被称为AssetBundle.CreateFromMemory。但功能没有改变。

3.2.2 AssetBundle.LoadFromFile(Async)
LoadFromFile是一种高效的API,用于从本地存储(如硬盘或SD卡)加载未压缩或LZ4压缩格式的AssetBundle。

在桌面独立平台、控制台和移动平台上,API将只加载AssetBundle的头部,并将剩余的数据留在磁盘上。

AssetBundle的Objects会按需加载,比如:加载方法(例如:AssetBundle.Load)被调用或其InstanceID被间接引用的时候。在这种情况下,不会消耗过多的内存。

但在Editor环境下,API还是会把整个AssetBundle加载到内存中,就像读取磁盘上的字节和使用AssetBundle.LoadFromMemoryAsync一样。

如果在Editor中对项目进行了分析,此API可能会导致在AssetBundle加载期间出现内存尖峰。但这不应影响设备上的性能,在做优化之前,这些尖峰应该在设备上重新再测试一遍。

要注意,这个API只针对未压缩或LZ4压缩格式,因为前面说过了,如果使用LZMA压缩,它是针对整个生成后的数据包进行压缩的,所以在未解压之前是无法拿到AssetBundle的头信息的。

注意:这里曾经有过一个历史遗留问题,即在Unity 5.3或更老版本的Android设备上,当试图从Streaming Assets路径加载AssetBundles时,此API将失败。这个问题已在Unity 5.4中解决。

在Unity 5.3之前,这个API被称为AssetBundle.CreateFromFile。其功能没有改变。

3.2.3 AssetBundleDownloadHandler
DownloadHandlerAssetBundle的操作是通过UnityWebRequest的API来完成的。

UnityWebRequest API允许开发人员精确地指定Unity应如何处理下载的数据,并允许开发人员消除不必要的内存使用。使用UnityWebRequest下载AssetBundle的最简单方法是调用UnityWebRequest.GetAssetBundle。

就实战项目而言,最有意思的类是DownloadHandlerAssetBundle。它使用工作线程,将下载的数据流存储到一个固定大小的缓冲区中,然后根据下载处理程序的配置方式将缓冲数据放到临时存储或AssetBundle缓存中。

所有这些操作都发生在非托管代码中,消除了增加堆内存的风险。此外,该下载处理程序并不会保留所有下载字节的栈内存副本,从而进一步减少了下载AssetBundle的内存开销。

LZMA压缩的AssetBundles将在下载和缓存的时候更改为LZ4压缩。这个可以通过设置Caching.CompressionEnable属性来更改。

如果将缓存信息提供给UnityWebRequest对象,一旦有请求的AssetBundle已经存在于Unity的缓存中,那么AssetBundle将立即可用,并且此API的行为将会与AssetBundle.LoadFromFile相同操作。

在Unity 5.6之前,UnityWebRequest系统使用了一个固定的工作线程池和一个内部作业系统来防止过多的并发下载,并且线程池的大小是不可配置的。在Unity 5.6中,这些安全措施已经被删除,以便适应更现代化的硬件,并允许更快地访问HTTP响应代码和报头。

3.2.4 WWW.LoadFromCacheOrDownload
这是一个很古老的API了,从Unity 2017.1开始,就只是简单地包装了UnityWebRequest。因此,使用Unity 2017.1或更高版本的开发者应该直接使用UnityWebRequest来工作。Unity已经放弃了对改接口的维护,并可能在未来的某个版本中移除。

所以下面说的这些内容只适合于Unity 5.6或更老的版本。

WWW.LoadFromCacheOrDownload允许从远程服务器和本地存储加载对象。也可以通过文件//URL从本地存储加载文件。如果AssetBundle存在于Unity Cache中,则此API的行为将与AssetBundle.LoadFromFile完全相同。

如果AssetBundle尚未缓存,则WWW.LoadFromCacheOrDownload会将从它的源文件读取AssetBundle。如果AssetBundle被压缩过,它会使用工作线程进行解压缩并写入缓存中。否则,它将通过工作线程直接写入缓存。

在缓存AssetBundle之后,WWW.LoadFromCacheOrDownload将从缓存的、解压缩的AssetBundle加载头信息。然后,和AssetBundle.LoadFromFile加载AssetBundle行为相同。

此缓存会在WWW.LoadFromCacheOrDownload和UnityWebRequest之间共享。一个API下载的任何AssetBundle也可以通过另一个API获得。

虽然数据将通过固定大小的缓冲区解压缩并写入缓存,但WWW对象会在本机内存中保留AssetBundle字节的完整副本。这个额外副本被保留的原因是因为要支持WWW.bytes字节属性。

由于在WWW对象中缓存AssetBundle的字节的内存开销,所以,实际项目开发中AssetBundles应该要保持较少的体积以便减少内存。

与UnityWebRequest不同的是,每次调用这个API都会产生一个新的工作线程。因此,在手机等内存有限的平台上,最好限定一次只能下载一个AssetBundle,以避免内存激增。而在其它平台也要小心创建过多的线程。如果需要下载5个以上的AssetBundles,建议在脚本代码中创建和管理下载队列,以确保只有少数几个AssetBundle同时下载。

3.2.5 建议
(1)一般来说,只要有可能,就应该使用AssetBundle.LoadFromFile。这个API在速度、磁盘使用和运行时内存使用方面是最有效的。

(2)对于必须下载或热更新AssetBundles的项目,强烈建议对使用Unity 5.3或更高版本的项目使用UnityWebRequest,对于使用Unity 5.2或更老版本的项目使用WWW.LoadFromCacheOrDownload。

(3)当使用UnityWebRequest或WWW.LoadFromCacheOrDownload时,要确保下载程序代码在加载AssetBundle后正确地调用Dispose。另外,C#的using语句是确保WWW或UnityWebRequest被安全处理的最方便的方法。

(4)对于需要独特的、特定的缓存或下载需求的大项目,可以考虑使用自定义的下载器。编写自定义下载程序是一项重要并且复杂的任务,任何自定义的下载程序都应该与AssetBundle.LoadFromFile保持兼容。

3.3 从AssetBundles中加载Assets

到这里,我们已经能够获得AssetBundles了,那么接下来就是要从AssetBundles里获取Assets。

Unity提供了三个不同的API从AssetBundles加载UnityEngine.Objects,这些API都绑定到AssetBundle对象上,并且这些API具有同步和异步变体:

  • LoadAsset (LoadAssetAsync)
  • LoadAllAssets (LoadAllAssetsAsync)
  • LoadAssetWithSubAssets (LoadAssetWithSubAssetsAsync)

并且这些API的同步版本总是比异步版本快至少一个帧(其实是因为异步版本为了确保异步,都至少延迟了1帧),异步加载每帧会加载多个对象,直到它们的时间切片切出。

加载多个独立的UnityEngine.Objects时应使用LoadAllAsset。并且只有在需要加载AssetBundle中的大多数或所有对象时,才应该使用它。与其它两个API相比,LoadAllAsset比对LoadAsset的多个单独调用略快一些。因此,如果要加载的Asset数量很大,但如果需要一次性加载不到三分之二的AssetBundle,则要考虑将AssetBundle拆分为多个较小的包,再使用LoadAllAsset。

加载包含多个嵌入式对象的复合Asset时,应使用LoadAssetWithSubAsset,例如嵌入动画的FBX模型或嵌入多个精灵的sprite图集。也就是说,如果需要加载的对象都来自同一Asset,但与许多其它无关对象一起存储在AssetBundle中,则使用此API。

任何其它情况,请使用LoadAsset或LoadAssetAsync。

3.3.1 低层级的加载细节
Object加载是在主线程上执行,但数据从工作线程上的存储中读取。任何不触碰Unity系统中线程敏感部分(脚本、图形)的工作都将在工作线程上转换。例如,VBO将从网格创建,纹理将被解压等等。

从Unity 5.3开始,Object加载就被并行化了。在工作线程上反序列化、处理和集成多个Object。当一个Object完成加载时,它的Awake回调将被调用,该对象的其余部分将在下一个帧中对UnityEngine可用。

同步AssetBundle.Load方法将暂停主线程,直到Object加载完成。但它们也会加载时间切片的Object,以便Object集成不会占用太多的毫秒帧时间。应用程序属性设置毫秒数的属性为Application.backgroundLoadingPriority。
ThreadPriority.High:每帧最多50毫秒
ThreadPriority.Normal:每帧最多10毫秒
ThreadPriority.BelowNormal:每帧最多4毫秒
ThreadPriority.Low:每帧最多2毫秒

从Unity 5.2开始,加载多个对象的时候,会一直进行直到达到对象加载的帧时间限制为止。假设所有其它因素相等,Asset加载API的异步变体将总是比同步版本花费更长的时间,因为发出异步调用和对象之间有最小的一帧延迟。

3.3.2 AssetBundle依赖项
根据运行时环境的不同,使用两个不同的API自动跟踪AssetBundles之间的依赖关系。在UnityEditor中,可以通过AssetDatabaseAPI查询AssetBundle依赖项。AssetBundles分配和依赖项可以通过AssetImportAPI访问和更改。在运行时,Unity提供了一个可选的API,通过基于ScriptableObject的AssetBundleManifest API加载在AssetBundle构建过程中生成的依赖信息。

当一个或多个AssetBundle的UnityEngine.Objects引用了一个或者多个其它AssetBundle的UnityEngine.Objects,那么这个AssetBundle就会依赖于另外的AssetBundle。AssetBundles充当由它包含的每个对象的FileGUID和LocalID标识的源数据。

因为一个对象是在其Instance ID第一次被间接引用时加载的,而且由于一个对象在加载其AssetBundle时被分配了一个有效的Instance ID,所以加载AssetBundles的顺序并不重要。相反,在加载对象本身之前,重要的是加载包含对象依赖关系的所有AssetBundles。Unity不会尝试在加载父AssetBundle时自动加载任何子AssetBundle。

示例:
假设Material A引用Texture B。Material A被打包到AssetBundle1中,Texture B被打包到AssetBundle2中:

在本用例中,AssetBundle2必须在Material A从AssetBundle1中加载之前先加载。这并不意味着AssetBundle 2必须在AssetBundle 1之前加载,或者Texture B必须从AssetBundle 2中显式加载。在将Material A从AssetBundle 1加载之前加载AssetBundle 2就足够了。

简单来说就是AssetBundle之间的加载没有先后,但是Asset的加载有。

有关AssetBundle依赖项的详细信息,请参阅手册页

3.3.3 AssetBundle manifests
当使用BuildPiine.BuildAssetBundles API执行AssetBundle构建管线时,Unity会序列化一个包含每个AssetBundle依赖项信息的对象。此数据存储在单独的AssetBundle中,其中包含AssetBundleManifest类型的单个对象。

此Asset将存储在与构建AssetBundles的父目录同名的AssetBundle中。如果一个项目将其AssetBundles构建到位于(Projectroot)/Build/Client/的文件夹中,那么包含清单的AssetBundle将被保存为(Projectroot)/build/client/Client.manifest。

包含Manifest的AssetBundle可以像任何其它AssetBundle一样加载、缓存和卸载。

AssetBundleManifest对象本身提供GetAllAssetBundles API来列出与清单同时构建的所有AssetBundles,以及查询特定AssetBundle的依赖项的两个方法:

  • AssetBundleManifest.GetAllDependencies返回AssetBundle的所有层次依赖项,其中包括AssetBundle的直接子级、其子级的依赖项等。
  • AssetBundleManifest.GetDirectDependations只返回AssetBundle的直接子级

请注意,这两个API分配的都是字符串数组。因此,最好是在性能要求不敏感的时候使用。

3.3.4 建议
在多数情况下,最好在玩家进入应用程序的性能关键区域(如主游戏关卡或世界)之前加载尽可能多的所需对象。这在移动平台上尤为重要,因为在移动平台上,访问本地存储的速度很慢,并且在运行时加载和卸载对象会触发垃圾回收。


四、AssetBundle最佳实践

上一节,我们介绍了AssetBundle的基础原理,并且讲解了从加载AssetBundle到加载Asset的各种过程,以及底层API实现等细节内容,这一节,我们会讨论下在实际使用AssetBundles的过程中遇到的问题以及解决方案。

4.1 管理已经加载的Assets

在一些内存敏感的环境中,严格控制加载对象的大小和数量是至关重要的。当对象从活动场景中被移除时,Unity并不会自动卸载对象。Assets的清理工作是在特定时间触发的,当然也可以手动触发(其实就是GC了)。

AssetBundle必须要小心管理。在本地存储(通过Unity缓存或通过AssetBundle.LoadFromFile加载的文件)里的文件支持的AssetBundle具有最小的内存开销,很少超过几十K字节。但是,如果存在大量的AssetBundles,这种开销仍然会成为问题。

由于大多数项目允许用户重复体验游戏内容(例如重新打一个关卡),因此了解何时加载或卸载AssetBundle就变得非常重要。如果AssetBundle卸载不当,则会导致内存中的对象产生冗余副本。而在某些情况下,不适当地卸载AssetBundles也会导致不良行为,例如纹理丢失。

在管理Asset和AssetBundle时,最重要的一点是调用AssetBundle.unload时的方式,unload参数为true或false。

此API将卸载正在调用的AssetBundle的包头信息。unload参数决定是否也卸载从此AssetBundle实例化的所有对象。如果设置为true,那么从AssetBundle创建的所有对象也将立即卸载,即使它们目前正在活动场景中被引用。

举个例子,假设Material M是从AssetBundle AB加载的,并且假设M当前在活动场景中。

如果调用了AssetBundle.Unload(True),则M将从场景中移除,销毁并卸载。但是,如果调用AssetBundle.Unload(False),则AB的包头信息将被卸载,但M将保持在场景中,并且仍然是可用的。调用AssetBundle.Unload(False)破坏了M和AB之间的链接。如果AB稍后再次加载,则AB中包含的对象的新副本将会被加载到内存中。

如果AB稍后再次加载,将会重新加载AssetBundle的头信息的新副本。然而,M不是从这个新的AB拷贝加载的。Unity并没有在AB和M的新副本之间建立任何联系。

如果调用AssetBundle.LoadAsset()来重新加载M,Unity不会将旧的M副本作为AB中数据的实例。因此,Unity将加载一个新的副本的M,所以此时将会有两个相同的副本M在现场。

对于大多数项目来说,这样的结果是不可取的。大多数项目应该使用AssetBundle.Unload(True),并采用一种方法来确保对象不被复制。两种常见的方法是:
(1)在应用程序的生命周期内定义一个合适的节点,并在此期间卸载不需要的AssetBundle,例如在关卡切换或加载屏幕期间。这是最简单和最常见的选择。
(2)维护单个对象的引用计数,并仅当所有组成对象都未使用时才卸载AssetBundles。这允许应用程序在不重复内存的情况下卸载和重新加载单个对象。

如果应用程序必须使用AssetBundle.Unload(False),那么只能通过两种方式卸载各个对象:
(1)在场景和代码中消除对不需要的对象的所有引用。完成后,调用Resources.UnusedAsset。
(2)非附加加载场景。这将销毁当前场景中的所有对象并调用Resources.UnusedAsset。

如果项目有明确定义的节点,玩家可以等待对象加载和卸载,例如在游戏模式或关卡之间切换,则可以根据需要,卸载尽可能多的对象和加载新对象。

最简单的方法是将项目的离散块打包到场景中,然后将这些场景与所有依赖项一起构建到AssetBundles中。应用程序可以切换到“loading”场景,从而完全卸载包含旧场景的AssetBundles,然后加载包含新场景的AssetBundles。

虽然这是最简单的流程,但却需要很复杂的AssetBundles管理。由于每个项目是不同的,Unity尚没有提供通用的AssetBundles设计模式。

在决定如何将对象分组到AssetBundles时,如果必须同时加载或更新对象,则通常最好将对象捆绑到AssetBundles中。例如,考虑一个角色扮演游戏。个别的地图和裁剪场景可以按场景分组成AssetBundles,但有些对象可能会存在于很多其它场景则不能划分进去。

AssetBundles可以用来提供肖像画,游戏中的UI,以及不同的角色模型和纹理。这些稍后需要的Objects和Assets可以分组到第二组AssetBundles中,这些Assets在启动时加载,并在应用程序的生命周期内保持加载状态。

另一个问题可能会出现,如果Unity必须在AssetBundle卸载后从AssetBundle中重新加载一个对象。在这种情况下,重新加载将失败,该对象将以(Missing)对象的形式出现在Unity编辑器的层次结构中。

这主要会发生在Unity失去并试图恢复对其图形上下文的控制时,例如当移动应用程序被挂起或用户锁定他们的PC时。在这种情况下,Unity必须重新上传纹理和渲染到GPU。如果这些Asset的源AssetBundle不可用,则应用程序会将场景中的相关对象呈现为洋红色。

4.2 发布

客户端发布项目的AssetBundles有两种基本方法:和项目一起安装或安装后再下载它们。

在安装时还是安装后交付AssetBundles,取决于项目将运行的平台的功能和限制。移动项目通常选择先安装后下载,以减少初始安装大小,并保持低于相关平台下载的大小限制(比如苹果商店和谷歌商店会对4G模式下最大能下载的包做限制)。控制台和PC项目通常在初始安装时附带AssetBundles。

良好的架构应该允许项目在安装后再进行资源热更,而不用管AssetBundles最初是如何发布的。有关这方面的更多信息,请参见“Unity 手册”中的“Patching with AssetBundles”一节。

4.2.1 随项目发布
与项目一起发布AssetBundles是最简单的,因为它不需要额外的代码进行下载和管理。项目在安装时包含AssetBundles,有两个主要原因:

  • 减少项目构建时间并允许更简单的迭代开发。如果这些AssetBundles不需要和应用程序本身分开更新,可以通过将AssetBundles存储在Streaming Assets中,将AssetBundles包含在应用程序中。请参阅下面的Streaming Assets部分。
  • 发布可更新内容的初始修订版。这通常是为了节省终端用户在最初安装后的时间,或者作为以后修补的基础。Streaming Assets在这种情况下并不理想。但是,如果不选择编写自定义下载和缓存系统,则可以从Streaming Assets将可更新内容的初始修订加载到Unity缓存中(请参阅下面的缓存启动部分)。

(1)Streaming Assets
在安装时将任何类型的内容(包括AssetBundles)包含在一个Unity应用程序里,最简单的方法是在构建项目之前将内容构建到/Asset/StreamingAsset/文件夹中。构建时StreamingAsset文件夹中包含的任何内容都将复制到最终的应用程序里。

在运行时,可以通过属性Application.StreamingAssets 访问本地存储上StreamingAsset文件夹的完整路径。然后,可以通过AssetBundle.LoadFromFile在大多数平台上加载AssetBundles。

Android开发者:在Android上,StreamingAsset文件夹中的Asset存储在APK中,如果它们被压缩,可能需要更多的时间来加载,因为存储在APK中的文件可以使用不同的存储算法。并且所使用的算法还可能因Unity版本而异。

你可以使用一个归档程序(如7-zip)来打开APK,以确定这些文件是否被压缩。如果是,你会看到AssetBundle.LoadFromFile()执行得更慢。

可以使用UnityWebRequest.GetAssetBundle作为解决方案检索缓存版本。通过使用UnityWebRequest,AssetBundle将在第一次运行时被解压缩和缓存,从而使后续执行速度更快。不过要注意,这会占用更多的存储空间,因为AssetBundle会被复制到缓存中。或者,导出Gradle项目,并在构建时向AssetBundles添加一个extension。然后,就可以编辑build.gradle文件并将该extension添加到noCompress部分。完成之后,就能够直接使用AssetBundle.LoadFromFile(),而不必再消耗解压缩的性能成本了。

注意:在某些平台上,StreamingAsset是只读的。如果安装后需要更新项目的AssetBundles,请使用WWW.LoadFromCacheOrDownload或编写自定义下载程序。

4.2.2 安装后下载
将AssetBundles传递到移动设备的最好方法是在应用程序安装后再下载它们。这就允许在安装后再更新游戏内容,而不必强迫用户重新下载整个应用程序。在许多平台上,应用程序二进制文件必须经过昂贵而漫长的重新认证过程。因此,开发一个良好的分离下载系统是至关重要的。

交付AssetBundles最简单的方法是将它们放在某个Web服务器上,并通过UnityWebRequest发布。Unity将自动在本地存储上缓存下载的AssetBundles。如果下载的AssetBundle是LZMA压缩的,那么AssetBundle将以未压缩或重新压缩的形式存储在缓存中,就像LZ 4一样(依赖Caching.compressionEnabled设置),以便将来更快地加载。如果下载的包是LZ 4压缩的,AssetBundles将被压缩存储。如果缓存被填满,Unity将从缓存中删除最近使用最少的AssetBundle。

通常建议在允许的情况下使用UnityWebRequest,或者只有在使用Unity 5.2或更老版本时才使用WWW.LoadFromCacheOrDownload。只有当内置API的内存消耗、缓存行为或性能对于特定项目是不可接受的时候,或者项目必须运行特定于平台的代码才能满足其需求时,才需要对自定义下载系统进行扩展。

可能会阻碍使用UnityWebRequest或WWW.LoadFromCacheOrDownload的情况示例:

  • 当需要对AssetBundle缓存进行颗粒度控制时。
  • 当项目需要实现自定义压缩策略时。
  • 当项目希望使用特定于平台的API来满足某些需求时,例如在不活动时才加载流数据。比如,使用iOS的后台任务API下载数据。
  • 当AssetBundles必须在不具备SSL支持条件(如PC)的平台上通过SSL交付时。

4.2.3 建立缓存
Unity有一个内置的AssetBundle缓存系统,可以用来缓存通过UnityWebRequest API下载的AssetBundles,该API的重载会接受一个AssetBundle版本号作为参数。这个数字不是存储在AssetBundles里的,也不是由AssetBundles系统生成的。

缓存系统跟踪传递给UnityWebRequest的最后一个版本号。当使用版本号调用此API时,缓存系统通过比较版本号来检查是否存在缓存的AssetBundle。如果这些数字匹配,系统将加载缓存的AssetBundle。如果数字不匹配,或者没有缓存的AssetBundle,那么Unity将下载一个新的副本。此新副本将与新的版本号相关联。

缓存系统中的AssetBundle只通过它们的文件名来标识,而不是通过下载它们的完整URL。这意味着具有相同文件名的AssetBundle可以存储在多个不同的位置,例如CDN。只要文件名相同,缓存系统就会将它们识别为相同的AssetBundle。

每个应用程序都需要确定将版本号分给AssetBundles的考量,然后将这些编号传递给UnityWebRequest。数字可能来自某些唯一标识符,例如crc值。请注意,虽然AssetBundleManifest.GetAssetBundleHash()也可用于此目的,但我们不建议将此函数用于版本控制,因为它只提供了估计,而不是真正的哈希计算。

有关更多细节,请参见“Unity 手册”中的“Patching with AssetBundles”部分。

在Unity 2017.1中,允许开发人员从多个缓存中选择一个活动缓存,缓存API已经被扩展成为可以提供更细颗粒度的控制了。以前的Unity版本只能修改Caching.expenationDelay和Caching.AvailableDiskSpace来删除缓存项(这些属性保留在Cache类的Unity2017.1中)。

expirationDelay是自动删除AssetBundle之前必须经过的最小秒数。如果在此期间没有访问过AssetBundle,则将自动删除它。

MaximumAvailableDiskSpace指定缓存在开始删除最近使用的AssetBundles之前,可以使用的本地存储空间的大小(以字节为单位)。当达到限制时,Unity将删除缓存中最近打开的AssetBundle(或通过Caching.MarkAsUsed标记)。Unity会删除缓存的AssetBundle,直到有足够的空间完成新的下载为止。

(1)Cache基础
因为AssetBundles是通过它们的文件名来标识的,所以可以使用应用程序附带的AssetBundles来“初始化”缓存。为此,将每个AssetBundle的初始或基本版本存储在/Asset/StreamingAsset/中。该过程与前面“随项目发布”的详细流程相同。

在应用程序第一次运行时,可以通过从Application.streamingAssetsPath 加载AssetBundles来填充缓存。从那时起,应用程序可以正常地调用UnityWebRequest(UnityWebRequest也可以用于最初从StreamingAsset路径加载AssetBundles)。

4.2.4 自定义下载器
编写自定义下载器可以让应用程序完全控制如何下载、解压缩和存储AssetBundles。由于所涉及的工程工作并不简单,我们建议只对较大的团队采用这种方法。在编写自定义下载程序时有四个主要注意事项:

  • 下载机制
  • 存储位置
  • 压缩类型
  • 补丁

有关Patching AssetBundles的信息,请参阅“Unity手册”中的“Patching with AssetBundles”一节。

(1)下载
对于大多数应用程序来说,HTTP是下载AssetBundles的最简单方法。然而,实现基于HTTP的下载机并不是简单的任务.自定义下载程序必须避免过多的内存分配、过多的线程使用和过多的线程唤醒。由上一节中WWW.LoadFromCacheOrDownload部分详尽描述的原因来看,Unity的WWW类是不合适的。

在编写自定义下载程序时,有三个选项:

  • C#的HttpWebRequest和WebClient类
  • 自定义本地插件
  • Asset存储包

C# 类
如果应用程序不需要HTTPS/SSL支持,C#的WebClient类可以为下载AssetBundles提供最简单的机制,它能够异步地将任何文件直接下载到本地存储,而不需要过多的托管内存分配。

要用WebClient下载AssetBundle,请分配类的一个实例,并将AssetBundle的URL传递给它以下载和目标路径。如果需要对请求的参数进行更多的控制,则可以使用C#的HttpWebRequest类编写下载器:

  • 从HttpWebResponse.GetResponseStream获取一个字节流。
  • 在堆栈上分配一个固定大小的字节缓冲区。
  • 从响应流读取到缓冲区。
  • 使用C#的File.IOAPI或任何其他流IO系统将缓冲区写入磁盘。

Asset Store插件
有一些商店的Asset插件提供了基于非托管代码的实现,通过HTTP、HTTPS和其他协议下载文件。在编写用于Unity的自定义本机代码插件之前,建议对可用的AssetStore插件进行评估。

自定义原生插件
编写自定义的原生插件是最耗时,但是,是Unity下载数据最灵活的方式。由于编程时间要求高,技术风险高,只有当没有其他方法能够满足应用程序的需求时,才推荐这种方法。例如,如果应用程序必须在Unity中没有C#SSL支持的平台上使用SSL通信,则可能需要定制原生插件。

(2)存储
在所有平台上,Application.PersistentDataPath指向一个可写的位置,该位置可以用于存储在应用程序运行之间需要持久化的数据。在编写自定义下载程序时,强烈建议使用Application.PersistentDataPath的子目录来存储下载的数据。

Application.streamingAssetPath位置不可写,对于AssetBundle缓存来说是一个尴尬的问题。StreamingAssetPath的示例位置包括:

  • OSX:在.app包内;不可写
  • Windows:安装目录(例如程序文件);通常不可写
  • iOS:在.ipa包内;不可写
  • Android:在.apk文件中;不可写

4.3 Asset配置策略

决定如何将项目的Asset划分为AssetBundles很复杂。但如果能采用一种简单化的策略还是很有诱惑力的,比如将所有对象放在自己的AssetBundle中,或者只使用一个AssetBundle,但是这个解决方案有很大的缺点:

  • AssetBundle太少了
  • 增加运行时内存使用
  • 增加加载时间
  • 需要更大的下载量
  • 有太多的AssetBundle组合
  • 增加构建时间
  • 使开发变的复杂
  • 增加下载总时间

所以,最关键的就是如何将对象分组到AssetBundles中。主要策略是:

  • 逻辑实体
  • 对象类型
  • 并发内容有关这些分组策略的更多信息可在“手册”中找到。

4.4 常规的陷阱

本节讲几个在使用AssetBundles的项目中常见的几个问题。

4.4.1 Asset冗余
Unity 5的AssetBundle系统会在某个Objects被构建进AssetBundles的时候查找它的所有依赖,此依赖关系信息用于确定将包含在AssetBundles中的Objects集,并且会被打进AssetBundles中。

显式分配给AssetBundle的Objects将只被构建到该AssetBundle中。当Objects的AssetImporter将其AssetBundleName属性设置为非空字符串时,该Objects将被“显式分配”。这可以通过在Objects的检查器中选择AssetBundle来完成,也可以从Editor脚本中进行。

Objects还可以通过将其定义为AssetBundle构建映射的一部分来分配给AssetBundle,该映射将与重载的BuildPiine.BuildAssetBundles()函数一起使用,该函数接受AssetBundleBuild数组。

在AssetBundle中未显式分配的Objects,将会包含在其它任何一个或者多个未标记的AssetBundles中。

例如,如果两个不同的Objects被分配给两个不同的AssetBundles,但都具有对公共依赖Objects的引用,那么该依赖Objects会被复制到两个AssetBundles中。重复的依赖关系也会被实例化,这意味着依赖Objects的两个副本将被视为具有不同标识符的不同Objects。这将增加应用程序的AssetBundles的总大小。如果应用程序同时加载了这两个Objects,就会导被依赖对象加载两边,并保存在内存里。

有几种方法可以解决这个问题:
(1)确保构建在不同AssetBundles中的Objects不共享依赖关系。任何具有共享依赖关系的Objects都可以放在相同的AssetBundle中,而不用产生依赖项副本。对于具有许多共享依赖项的项目,此方法通常不可行。它可能导致产生大块的并且少量的AssetBundles,如果要更新,必须频繁重建或者重新下载。
(2)把AssetBundles分类,这样就不会同时加载两个共享依赖项的AssetBundles。这种方法可能适用于某些类型的项目,例如基于关卡的游戏。但是,它仍然不必要地增加了项目的AssetBundles的大小,并且增加了构建时间和加载时间。
(3)确保所有依赖Assets都内置到自己的Assets中。这完全消除了冗余资产的风险,但也带来了复杂性。应用程序必须跟踪AssetBundles之间的依赖关系,并确保在调用任何AssetBundle.LoadAssetAPI之前加载正确的AssetBundles。

可以通过位于UnityEditor命名空间中的AssetDatabaseAPI跟踪对象依赖关系。正如名称空间所暗示的那样,此API仅在UnityEditor中可用,而在运行时不能使用。GetDependents可用于定位特定对象或资产的所有直接依赖项。请注意,这些依赖项可能有它们自己的依赖项。此外,AssetImportAPI还可以用于查询分配任何特定Objects的AssetBundle。

通过组合AssetDatabase和AssetImportAPI,可以编写一个编辑器脚本,以确保将AssetBundle的所有直接或间接依赖项分配给AssetBundles,或者确保没有两个AssetBundles共享未分配给AssetBundle的依赖项。由于Asset副本的内存成本,建议所有项目都有这样的脚本。

4.4.2 Sprite atlas冗余
任何自动生成的Sprite图集都将被分配给AssetBundle,其中包含生成Sprite图集的Sprite Objects。如果Sprite Objects被分配给多个AssetBundles,那么Sprite图集将不会分配给AssetBundle并将产生副本。如果Sprite Objects没有分配给AssetBundle,那么Sprite图集也不会分配给AssetBundle。

为了确保Sprite图集不被复制,请检查所有被标记在同一个Sprite图集中的Sprite都被分配到同一个AssetBundle中。请注意,在Unity 5.2.2p3和更老的版本中,自动生成的Sprite图集永远不会分配给AssetBundle。因此,它们将包括在任何包含其组成精灵的AssetBundle中,也包括引用其组成精灵的任何AssetBundle。由于这个问题,强烈建议所有Unity 5项目使用Unity的Sprite Packer升级到Unity 5.2.2p4,5.3或任何更新版本的Unity。

4.4.3 Android纹理
由于Android生态系统中的设备硬件分化很多,所以通常需要将纹理压缩成几种不同的格式。虽然所有Android设备都支持ETC 1,但ETC 1不支持带有alpha通道的纹理。如果一个应用程序不需要OpenGL ES 2的支持,那么最干净的解决方法就是使用ETC 2,这是所有Android OpenGL ES 3设备所支持的。

很多应用程序需要在不支持ETC 2的旧设备上发布。解决这个问题的一种方法是使用Unity5的AssetBundle变体(有关其它选项的详细信息,请参阅Unity的Android优化指南)。

要使用AssetBundle变体,所有不能使用ETC 1进行完全压缩的纹理必须隔离到只有纹理的AssetBundles中。接下来,使用DXT 5、PVRTC和ATITC等特定供应商的纹理压缩格式,创建这些AssetBundles的足够变体,以支持Android生态系统中不具备ETC 2功能的切片。对于每个AssetBundle变体,需要包含的纹理的TextureImporter设置更改为适合该变体的压缩格式。

在运行时,可以使用SystemInfo.SupportsTextureFormatAPI检测到对不同纹理压缩格式的支持。此信息应用于选择和加载AssetBundle变体,以支持的对应压缩纹理格式。

更多关于Android纹理压缩格式的信息可以在这里找到。

4.4.4 iOS文件句柄过渡使用
当前版本的Unity已经不受此问题影响了。

在Unity 5.3.2p2之前的版本中,在加载AssetBundle的整个时间里,Unity都会为AssetBundle保存一个打开的文件句柄。在大多数平台上,这不是一个问题。但是,iOS限制进程的文件句柄的数量最多同时打开255。如果加载AssetBundle导致超出此限制,则加载调用将失败,出现“打开文件句柄太多”错误。

对于试图将其内容划分为数百或数千个AssetBundle的项目来说,这是一个常见的问题。

对于无法升级到修补版本的Unity项目,临时解决方案是:

  • 通过合并相关AssetBundle来减少正在使用的AssetBundle的数量。
  • 使用AssetBundle.Unload(False)关闭AssetBundle的文件句柄,并手动管理加载对象的生命周期。

4.5 AssetBundle变体

AssetBundle系统的一个关键特点是引入了AssetBundle变体。变体的目的是允许应用程序调整其内容以更好地适应其运行时环境。变体允许不同AssetBundle文件中的不同UnityEngine.Objects在加载对象和解析实例ID引用时显示为“相同”对象。从概念上讲,它允许两个UnityEngine.Objects看起来共享相同的FileGU ID&Local ID,并通过字符串变体ID标识实际的UnityEngine.Object。

该系统有两个主要用例:
(1)变体简化了适用于给定平台的AssetBundle的加载。

  • 例如:构建系统可能会创建一个包含高分辨率纹理和复杂着色器的AssetBundle,适用于独立的DirectX 11 Windows构建,以及第二个AssetBundle,其内容保真度较低,适用于Android。在运行时,项目的资源加载代码可以为其平台加载适当的AssetBundle变体,传递给AssetBundle.Load API的对象名称不需要更改。

(2)变体允许应用程序在同一个平台上加载不同的内容,但使用不同的硬件。

  • 这是支持多种移动设备的关键。iPhone 4无法在任何real-world的应用程序中保证和最新iPhone相同的内容保真度。
  • 在Android上,AssetBundle变体可以用来解决屏幕纵横比和设备间DPI的巨大差别。

4.5.1 局限
AssetBundle变体系统的一个关键限制是,它要求从不同的Asset构建变体。即使这些Asset之间的唯一变化是它们的导入设置,这个限制也是合理的。如果在变量A和变体B中构建的纹理之间的唯一区别是在Unity纹理导入器中选择的特定纹理压缩算法,则变量A和变体B仍然必须是完全不同的Asset。这意味着变量A和变体B必须是磁盘上的单独文件。

这一限制使大型项目的管理变得复杂,因为必须将特定Asset的多个副本保存在源代码管理中。当开发人员希望更改Asset的内容时,必须更新Asset的所有副本。对于这个问题,没有非常好的解决办法。

大多数团队会实现他们自己的AssetBundle变体。这是通过构建带有定义良好后缀的AssetBundles文件名来完成的,以便标识给定的AssetBundle表示的特定变体。自定义代码在构建这些Asset时以编程方式更改Asset的导入设置。一些开发人员已经扩展了他们的自定义系统,使其也能够更改附加在Prefabs上的组件的参数。

4.6 压缩还是不压缩?

是否压缩AssetBundle需要考虑几个重要问题,其中包括:

  • 加载时间:当从本地存储或本地缓存加载时,未压缩的AssetBundles加载速度比压缩的AssetBundles快得多。
  • 构建时间:在压缩文件时,LZMA和LZ 4非常慢,统一编辑器依次处理AssetBundles。拥有大量资产Bundles的项目将花费大量的时间压缩它们。
  • 应用程序大小:如果AssetBundles是在应用程序中提供的,那么压缩它们将减少应用程序的总大小。或者,AssetBundles可以在安装后下载。
  • 内存使用:在Unity 5.3之前,Unity的所有解压缩机制都要求在解压缩之前将整个压缩的AssetBundles加载到内存中。如果内存使用很重要,请使用未压缩或LZ 4压缩AssetBundles。
  • 下载时间:只有当AssetBundles很大时,或者用户处于带宽受限的环境(例如在低速或计量连接上下载)时,才可能需要压缩。如果只有几十兆字节的数据通过高速连接传输到PC机,那么就有可能忽略压缩。

4.6.1. Crunch压缩
主要由DXT压缩纹理组成的使用Crunch压缩算法的AssetBundles应该是算非压缩的。

4.7 AssetBundles and WebGL

WebGL项目中的所有AssetBundle解压缩和加载必须发生在主线程上,因为Unity的WebGL导出选项目前不支持工作线程。使用XMLHttpRequest将AssetBundles的下载委托给浏览器。一旦下载,压缩的AssetBundles将被解压在Unity的主线程上,因此会根据包的大小而延迟Unity内容的执行。

Unity建议开发人员用小型AssetBundles,以避免出现性能问题。与使用大型AssetBundles相比,这种方法还具有更高的内存效率。UnityWebGL只支持LZ 4-压缩和未压缩的AssetBundles,但是,可以将gzip/brotli压缩应用于由Unity生成的包上。在这种情况下,您需要相应地配置Web服务器,以便在浏览器下载时解压文件。更多细节请戳这里

如果您使用的是Unity 5.5或更老版本,请考虑避免对AssetBundles使用LZMA,而使用LZ 4进行压缩,这对按需解压缩非常有效的。Unity 5.6删除了LZMA作为WebGL平台的压缩选项。

封面图来源:AssetBundle Reporter
Unity AssetBundle冗余检测与资源分析
https://lab.uwa4d.com/lab/5ba010eb02004fb659bb4610

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