Unity性能优化系列—加载与资源管理

我们曾在四年前对于Unity的主流模块的性能优化知识点逐一做过讲解，俗称“小白版”。随着这几年引擎本身、硬件设备、制作标准等等的升级，UWA也不断更新优化规则和方法并持续输出给广大开发者。作为"升级版"的性能优化手册，【Unity性能优化系列】将力图以浅显易懂的表达，让更多开发者受用。本期就将分享加载与资源管理相关的知识点。

经常会有一些团队询问：为什么我的游戏加载这么缓慢呢，能否做到像***游戏一样秒切场景呢？游戏发烫又是什么原因呢？为了防止大家辛苦做出来的游戏在真机上卡成翔或者秒变暖手宝，我们要充分利用好UWA报告中的加载模块和资源管理模块，下文我们将来逐步分析。

一、加载模块中的关注项

这里我们先来科普一些加载相关的关注指标。下图是Overview报告中的加载模块的页签，我们看到左边有这么几项重要参数指标：

1、Loading.UpdatePreloading
这是Unity引擎最主要的加载函数。该项一般在切换场景时或异步加载资源时开销较大。一般来说，加载资源越多越复杂，则其Load.UpdatePreloading的耗时也越大。

该函数优化前，建议先定位其耗时占用瓶颈。通过报告的CPU调用堆栈即可查看该函数在运行过程中的详细堆栈走势，对函数的耗时分配一目了然，从而有的放矢的进行优化。

2、Resources.UnloadUnusedAssets
该函数指卸载未使用的资源，开销主要取决于场景中的Assets和Object的数量，数量越多，则耗时越高。在性能优化时，除了耗时峰值之外，我们还需关注该函数的调用次数。

一般情况下，场景切换过程中， 引擎会自动调用一次，UWA建议在10~15分钟的时候手动调用一次。

同时，研发团队可尝试在游戏运行时，通过Resources.UnloadAsset来去除已经确定不再使用的某一资源，该API对于去除单一资源的效率很高，同时也可以降低Resources.UnloadUnusedAssets统一处理时的压力。

下图为报告中加载相关函数的堆栈信息，在堆栈中GarbageCollectAssetsProfile是由于调用了Resources.UnloadAssetsUnused导致的，如果此项占用过高，则需要关注是否主动调用Resrouces.UnloadUnusedAssets过于频繁。

3、GC.Collect
GC调用频率主要受堆内存影响，当函数的堆内存分配量越多、越频繁，GC就会越快到来。所以当我们的GC.Collect函数的调用频率较为频繁（如下图所示），特别是随着游戏运行时间增加，越来越频繁时，就需要我们留意是否存在高分配、频繁分配堆内存的函数操作了，这部分就可以借助GOT Online的Mono模式排查是否有Mono分配过快或过高的现象。

4、Instantiate

这里统计的是资源实例化的耗时，当项目的资源越复杂、实例化数量越多，卡顿感就越明显，但这部分往往是被大家容易忽略的，那UWA是如何处理好这部分的问题呢？下文我们将结合UWA真人真机测试报告中【资源管理】模块来进行具体讲解。

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二、资源管理

这里的资源管理讲的是资源的调用频率、耗时等策略，因为影响加载体验的无非两个角度：加载的频率和每加载一次的耗时。在真人真机测试的报告中，我们可以看到【资源管理】标签后，包含以下检测项：

这么多功能，我们要关注哪些细节呢？说下几个核心点：

1、关注耗时较高的加载
无论是AssetBundle还是资源加载，耗时较高的都需要重点关注。这里我们打开一个资源加载的页签，可以看到下方是整个运行过程中的资源调用详情，最后一栏是耗时。

在资源具体信息中，勾选某个资源，就可以看到它在运行过程中的调用细节。对应上面的截图，我们可以进一步排查下这个AssetBundle加载是否需要那么多耗时。

2、短期时间内调用次数密集的重点关注
无论是AssetBundle还是资源加载，都要关注加载的频率。通常对于频繁加载的对象，我们可以通过建立缓存池的方法，先加载一次后将其加入缓存，后续就无须进行加载了。

如下图中，这些频繁加载的AssetBundle，可能原来有每次5ms或者50ms的耗时，后面可直接为0。

这里再提下，我们也需要留意一帧内相同资源被多次加载的问题。
如下图，这一帧里调用5次，这个是不对的。

3、留意不存在资源

在资源加载的列表中，有的项目会出现【不存在】资源的情况，说明这些资源都是由于不在指定路径下导致加载失败的资源。一般情况下，这类资源是伴随着版本迭代，进行删除/迁移后，没有修改/注释对应的代码导致的。

加载这些【不存在】资源仅导致了一小部分CPU开销，但更重要是，排查这些【不存在】可以避免逻辑上的问题导致闪退和卡死等现象。

4、频繁实例化/Destroy
操作次数较高或耗时较高的资源。频繁的Instantiate会造成一定的堆内存分配，从而会加快系统调用GC的频率。更重要的是，频繁的实例化会造成CPU耗时产生一定的峰值，导致游戏的流畅性受到影响，所以这部分也是我们需要关注的。

对于这种频繁实例化的资源，通过缓存池复用实例化次数过多的GameObject，进而减少GameObject实例化的耗时。

5、Activate和Deactivate
这个排查方式与实例化是类似的，主要关注调用频率和耗时。

对比Activate和Deactivate的调用次数，因为如两者相差过大，说明存在无用的Activate/Deactivate操作。

例如，某个资源的Activate操作次数非常多（如下图中的Gold_2和Gold_4），为什么次数那么高？是否有必要呢？我们可复制该资源名称，在Deactivate资源列表中进行搜索查看是否确实需要这么多次状态的激活。

Gold_2的Deactivate

Gold_4的Deactivate

这说明相差的1千多次的Deactivate操作都是无意义的。

对于以上这种资源，我们可以通过在C#端创建一个特例缓存，记录这个对象的Active的状态（True or False），在调用SetActive之前，先判断一下当前的状态是否已经是想要切换到的状态，如果不是才调用。这是因为SetActive的操作是会从C#走到C++层的，所以我们在C#进行状态判断可以减少这种跨语言的操作，从而避免不必要的耗时。

6、AssetBunde驻留优化
之所以关注这个参数，是因为它影响了项目运行过程中的内存占用，要知道Unity内存一部分是由AssetBundle驻留导致的Serializedfile相关的，一般来说我们建议控制的AssetBundle资源数量在1000以下。考虑到这个指标和项目本身的复杂度有关，所以大家需要自身做些实验，好权衡CPU和内存之间的天平。

资源的加载可以使用缓存池的方式来进行优化，AssetBundle的加载也是类似的。对于同一个AssetBundle进行频繁的加载通常是不合理的（如下图所示），对于频繁加载卸载的AssetBundle，建议将其加入缓存，常驻于内存中。

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三、Shader.Parse/CreateGPUProgram

Shader资源如果解析加载策略不当，也会造成CPU开销较大。由于Shader的内存占用很小，但是加载的耗时又比较高，所以我们建议在理想情况下是在项目开始运行时就把所有的Shader资源全部加载完成，然后缓存。

1、Shader.Parse

该函数的耗时主要是由于Shader的加载和解析，通常是由于Shader的重复加载导致的，在优化时要看一下具体的Shader加载情况，具体可以从以下三点着手：

（1）避免使用Standard，使用其他Shader代替Standard Shader。注意排查是否因为模型导入而导致Standard Shader被加载进入AssetBundle中；

（2）解决Shader冗余问题，这部分可以结合Shader的内存走势查看，如下图所示。

如果大家的Shader资源并不是缓存在内存中的，切出场景时则会释放Shader，切入场景会加载Shader，导致了大量的重复开销。解决这个问题，只需要把Shader进行剥离，通过依赖关系将其做成单独的AB，然后加载后就缓存住不卸载，那么后续就不需要再对此Shader进行加载了。

（3）减少Shader的Keyword。
研发团队可以参考下面的资料：
《一种Shader变体收集和打包编译优化的思路》
https://answer.uwa4d.com/question/5da86670e84db43d6efbda72

2、Shader.CreateGPUProgram

该API的CPU占用是Shader第一次渲染时创建GPU程序的耗时，其耗时与渲染Shader的复杂程度相关。对此，建议研发团队将Shader通过ShaderVariantCollection进行加载，并在加载后并Warmup，从而避免Shader在游戏运行时产生Shader.CreateGPUProgram的耗时。

以上就是加载在优化时需要关注的一些问题，如何操作还需要大家结合项目实际情况，同时结合UWA的线上测评服务可以快速地帮助大家定位到性能瓶颈。

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