总纲

性能优化无外乎两个关键概念：时间和空间。

时间，对应着速度、性能、流畅度等等。空间，对应着内存、显存等等，计算机是有限的资源，得合理利用。

工具篇

兵马未动粮草先行。工欲善其事必先利其器。性能优化，最重要的是能找到瓶颈。连瓶颈都不能找到，谈何优化？

内置工具：

内置工具包括以下几种：Profiler,FrameDebugger,

Profiler

CPU剖析

CPU性能主要衡量游戏中花费的时间，即运行速度。CPU的主要功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。影响运行速度的性能指标包括：CPU的工作频率、Cache容量、指令系统和逻辑结构等。

当有大量逻辑需要处理，或陷入大量循环时，CPU会明显增高，即，运行速度会下降，表现为来不及处理后续任务。

CPU运算速度，直接表现是一个计算任务的执行时间。

虽然现在处理器都具有多核结构，即多CPU，能并行处理任务，但在单核机器上，CPU往往会成为游戏重要的瓶颈部分。

在渲染中，引擎部分往往还涉及到一个缓存命中率性能问题，这个问题很细微，主要是缓存的数据不匹配问题，通常通过提高Cache容量即可解决。

Unity的CPU剖析器，可探测：

• 渲染：直接表现为帧率。帧率高且稳是最终追求。渲染部分的瓶颈，通常在渲染计算，即坐标转换、顶点裁切等计算，其中最为明显的是矩阵运算和四元组运算。这里通常涉及的直接概念是DrawCall。DrawCall是将CPU为GPU准备的数据经由总线发给GPU的过程。
• 脚本：脚本方法调用。即Update、FixedUpdate等消耗的时间。主要涉及：游戏逻辑、输入响应、AI等
• 物理：物料模拟等计算所消耗的时间。
• 动画：动画蒙皮、顶点动画。
• 垃圾回收：数据标记并回收。
• 垂直同步：垂直同步是用于等待帧，以防止前一帧绘制完成后一帧未准备完全时，画面撕裂效果。
• 全局光照：
• UI：
• 其他：

在Unity中，采用线程执行任务：主线程、渲染线程和Workers。Works中，又分了Load、Script等。

在Unity中，当出现CPU瓶颈时，通常从脚本、物理着手。

内存

内存Unity内部保留了内存池，以避免频繁询问操作系统内存。内存是与CPU沟通的桥梁。内存用于暂存CPU的运算数据以及与硬盘等外部存储器交换的数据。即，内存暂存输入数据和结果。

当内存明显增大时，很大部分原因是：内存分配过多。最大的直接原因是大量new对象，并且不释放。对于Unity而言，则通常是资源加载过多。

内存的优化手段主要着手点是资源量。资源包括两种：内部资源和外部资源。内部资源是在程序内部new的资源，如变量、常量等。外部资源则包括：纹理、材质、网格、音频、视频、动画、资源包等。

• 总分配内存
• Texture内存
• Mesh内存
• Material 数量
• 对象数量：创建的对象总数。如果此数字随时间而增高，则游戏会创建一些永不销毁的对象。
• 总GC已分配内存
• GC已分配

在Unity中，出现内存瓶颈时，通常采用：压缩、卸载、内存池等方式。

GPU：硬件渲染计算

GPU与CPU类似，主要衡量标准是频率、缓存容量。主要用于将显示信息进行转换并向显示器提供扫描信号以显示内容，承担显示图形的任务。

GPU的数据来源于内存，即CPU计算之后，将需要处理的顶点信息通过DRAW CALL传递给GPU，GPU再进行处理。GPU基于大吞吐量设计，有很多算术计算单元可快速完成计算和很少的Cache。缓存服务于GPU线程。

GPU是渲染管线中非常重要的部分，主要处理两种Shader：Vertex Shader和Fragment Shader。主要涉及的计算包括：顶点变换、光照、贴图、混合等。

Unity的GPU Profiler能探测：

• Opaque：不透明物体
• Transparent：透明物体
• Shadow/Depth：阴影和深度
• Defferred PrePass：
• Defferred Lighting：延迟光照
• PostProcess：后期处理
• Other

GPU的瓶颈，主要是与渲染有关，往往从顶点数、透明物体渲染、阴影、后期处理、动态光等方面着手。

Render 渲染

Unity的渲染Profiler主要涉及：

• Batches：批次
• SetPass Calls：
• Triangles：面数。
• Vertices：顶点数。

Audio & Video：音频与视频

Unity的Audio Profiler主要涉及：

• Playing Sources：当前播放的音频源数
• Audio Voices：播放的
• Total Audio CPU：处理Audio所用CPU
• Total Audio Memory：音频资源所占内存空间。

音频处理通常在子线程中。音频一般不易出现问题，当出现瓶颈时，可从同时播放的音频源数量、混响效果、音频文件大小几个方面着手。

Physics

Unity的物理Profiler主要涉及：

• Active Dynamic
• Active Kinematic
• Static Colliders
• Rigidbody
• Triggle Overlaps
• Active Constraints
• Contacts

Global Illumination 全局光照

全局光照主要涉及的就是间接光照， 是各种光的混合计算。主要涉及：

• Total CPU：计算GI使用的CPU。

• Light Probe：光探针，是让动态物体从场景接收间接光的有效方法。是一种廉价的间接光计算方式。这里是探针更新所需时间。

• Setup：在安装阶段所花时间。

• Environment：处理环境光照的时间。

• Input Lighting：处理输入照明所花时间。

• Systems Time：更新系统所需时间。

• Solve Tasks：运行光能传递解算任务所花时间

• Dynamic Objects：更新动态对象所花时间

• Other Commands：处理其他命令所花时间

• Blocked Command Write：在阻塞状态下所花费的时间。

外部工具

特定平台的工具：

• iOS：Instruments和XCode Frame Debugger
• Android：SnapDragon Profiler
• IntelCPU/GPU：VTune和Intel GPA
• PS4：Razor和VR Trace
• XBox：Pix

Memory Profiler

可识别重复资产

RenderDoc

VS Graphics Debugging

附：优化执行标准

贴图：

• 贴图大小控制为2的幂，以避免GfxDriver对其进行分割为2份
• 不超过1024*1024
• 压缩，去除ALPHA通道
• 合理合为贴图集，合并载入
• 不同设备使用不同纹理贴图

模型：

• 缩减面数
• 使用LOD/AutoLOD
• 使用的Material数量
• 如果不通过脚本修改Mesh，则禁用其Read/Write Enabled标志
• 禁用非角色模型自动添加的Animator组件。
• 尽量压缩网格
• 如果无需阴影，则禁用之

动画：

• 动画压缩
• 减少骨骼

声音：

• 压缩
• 尽量使用单声道、低比特率的音频

场景：

• 尽量使用static物体和光
• 如果可以避免，则去掉动态光。
• 尽量使用统一缩放
• 尽量使用Prefab
• 尽量降低Camera视野距离
• 尽量使用遮挡剔除，剔除无用渲染对象。
• 场景顶点数保持3M以下，移动设备上少于1M。
• 尽可能共用材质。
• 如果不需要，则去掉Fog。
• 物体挂载的组件如无用则删除
• 限制Light Probe数量
• 在光照变化大的地方（如屋前）使用LightProbe，其他地方尽量避免使用LightProbe
• 尽量使LightProbe稀疏分布，并在地面上
• 使用的Material尽量启用GPU Instancing。

资源：

• 按需加载，不用则卸载，通用则按需常驻
• 减少常驻内存资源量

物理：

• 合理降低碰撞精度
• 最小化碰撞检测请求
• 合理设置碰撞矩阵，去掉无用碰撞层
• 尽量避免使用MeshCollider

AI：

• 合理设置AI更新频率

代码：

• 避免新对象的频繁创建。
• 使用内存池复用内存
• 预先获取并引用。暂存中间值，再使用。
  • Component
  • Obect
• 删掉无用/空消息函数
• 多使用for，尽量避免foreach循环。foreach通过迭代器遍历，如果是值类型，则会产生装箱拆箱操作。
• 无用对象，及时销毁或SetActive(false)
• 尽量使用IL2CPP
• 注意，禁用对象，不会停止协程
• 尽量使用协程，并且避免让协程阻塞
• Collection的Clear清除值，但并不释放内存。尽量重用它们。
• 在性能敏感的地方，尽量最小化使用闭包。
• 尽量避免装箱拆箱（值类型和引用互相类型转换）
• 使用正则表达式的实例.Match函数，而非静态函数
• 尽量使用ScriptableObject进行数据配置
• 多使用数字hash或ID
• 多使用非分配内存版本的函数（函数调用过程中，不产生临时内存）实现相同功能
• 尽量在密集循环将对象与null比较
• 计算中，优先计算简单数学运算（整数>浮点>向量>四元组>矩阵）
• HTML格式颜色和本机Color互换，使用ColorUtility
• 尽量消除Find、FindObjectByType
• 使用Camera.main时，考虑在Start将其暂存。Camera.main在内部使用了FindObjectWithTag
• 尽量使用type[x][y] 而非type[x,y]，如果可以用一维数组代替，则使用一维数组
• 尝试使用粒子系统池
• 考虑使用UpdateManager，集中管理Update进行分发，这样通过代理按需调用Update可减少很多不必要的调用
• 考虑使用快速插入/删除的数据结构替代delegate
• 尽量为每个Thread任务设定相应的优先级
• 多使用Culling Group组织群集对象移动
• 注意虚函数和接口方法不能内联，因此注意尽量降低方法调用的开销
• const可在编译时内联，会将引用替换成值，因此不适用于大对象。在const不适合的地方，使用static only。

Shader：

• 尽量使用Mobile里的Shader
• 尽量使用贴图混合替代多通道计算
• 多使用half/fixed
• 尽量避免pow,sin,cos,tan,log等复杂运算函数