Unity性能优化系列——加载与资源管理
uwa4d
2021-04-20 23:45
四年前，我们一一讲解了Unity主流模块的性能优化知识点，俗称“小白版”。随着这几年引擎本身、硬件设备、生产标准等的升级，UWA也在不断更新自己的优化规则和方法，源源不断地输出给开发者。作为性能优化手册的“升级版”，【Unity性能优化系列】将尽量用通俗易懂的表达方式造福于更多的开发者。本期分享资源管理相关的知识点。
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经常有团队问：为什么我的游戏加载这么慢，能不能像***游戏一样秒切场景？游戏火爆的原因是什么？为了不让辛苦的游戏卡在真机上或者秒暖手宝，我们必须充分利用UWA报告中的加载模块和资源管理模块，我们将在后面逐步分析未来。
1.加载模块注意事项
这里先给大家普及一些loading相关的attention指标。下图是Overview报告中加载模块的tab。我们可以看到左侧有几个重要的参数指标：
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1.加载.更新预加载
这是Unity引擎的主要加载功能。这一项一般在切换场景或者异步加载资源时开销较大。一般来说，加载的资源越多、越复杂，Load.UpdatePreloading 的耗时就越多。
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在优化该功能之前，建议定位其耗时瓶颈。通过上报的CPU调用栈，可以查看函数在运行过程中详细的堆栈趋势，对函数的耗时分配情况一目了然，从而有针对性地进行优化。
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2. 资源。卸载未使用的资产
这个功能是指卸载不用的资源。开销主要取决于场景中资产和对象的数量。数量越多，就越费时。在优化性能的时候，除了耗时峰值，我们还需要关注这个函数的调用次数。
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一般情况下，场景切换过程中引擎会自动调用一次，UWA建议每隔10-15分钟手动调用一次。
同时，研发团队可以尝试在游戏运行时通过Resources.UnloadAsset移除一个已经确定不再使用的资源。这个API对于移除单个资源是非常高效的，同时也可以减轻统一处理时Resources.UnloadUnusedAssets的压力。
下图是报表中加载相关函数的栈信息。在堆栈中，GarbageCollectAssetsProfile 是由调用 Resources.UnloadAssetsUnused 引起的。如果此项占用过多，需要注意是否主动调用Resrouces.UnloadUnusedAssets过于频繁。
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3.气相色谱。搜集
GC调用的频率主要受堆内存的影响。函数分配堆内存的频率越高，GC 就会来得越快。因此，当我们的GC.Collect函数被频繁调用时（如下图所示），尤其是随着游戏运行时间的增加，越来越频繁，我们需要注意是否有函数分配高且频繁的堆内存后操作，这部分可以使用GOT Online的Mono模式，检查是否有Mono分配过快或过高的现象。
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4.实例化
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这里统计的是资源实例化的耗时。项目的资源越复杂，实例化的次数越多，卡顿的感觉就越明显，但这部分往往容易被大家忽略。UWA是如何处理好这部分的呢？问题？下面我们将结合UWA真机测试报告中的【资源管理】模块进行具体说明。
2.资源管理
这里的资源管理指的是资源调用频率和耗时等策略，因为影响加载体验的无外乎两个角度：加载频率和每次加载耗时。在真机测试报告中，我们可以在【资源管理】选项卡后看到如下检测项：
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功能这么多，我们应该注意哪些细节呢？说以下核心点：
1.关注加载耗时
无论是AssetBundle还是资源加载，都需要重点关注耗时的。这里我们打开一个资源加载标签，下面可以看到整个运行过程中的资源调用详情，最后一栏是耗时。
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在资源特定信息中，检查资源以查看其在运行期间的调用详细信息。对应上面的截图，我们可以进一步查看加载AssetBundle是否耗费了这么多时间。
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2、集中于短时间内的密集通话
无论是AssetBundle还是资源加载，都要注意加载的频率。通常，对于频繁加载的对象，我们可以创建一个缓存池，加载一次就添加到缓存中，以后就不需要再加载了。
如下图，这些频繁加载的AssetBundle可能每次有5ms或者50ms的耗时游戏评测，后面可以直接0。
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这里同样需要注意的是，同一个资源在一帧内被多次加载的问题。
如下图，在这一帧调用了5次，是错误的。
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3.注意资源缺失
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在资源加载列表中，有些项目会出现[不存在]的资源3D道具，说明这些资源都是因为不在指定路径下而加载失败的资源。一般情况下，此类资源是由于版本迭代、删除/迁移、对应代码没有修改/注释造成的。
加载这些[不存在的]资源只会造成少量的CPU开销，但更重要的是，对这些[不存在的]资源进行故障排除可以避免导致崩溃和卡顿的逻辑问题。
4.频繁实例化/销毁
具有大量操作或高时间消耗的资源。频繁的Instantiate会造成一定量的堆内存分配，从而加快系统调用GC的频率。更重要的是，频繁的实例化会造成一定的CPU耗时峰值，从而影响游戏的流畅度，所以这部分也是我们需要注意的。
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对于这种频繁实例化的资源，使用缓存池来复用实例化次数过多的GameObject，从而减少GameObject实例化的耗时。
5.激活和停用
这种排查方法和实例化类似，重点看调用频率和耗时。
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比较Activate和Deactivate的调用次数，因为如果两者相差太大，说明存在无用的Activate/Deactivate操作。
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比如某个资源的Activate操作数很高（下图中的Gold_2和Gold_4），为什么会这么高？有必要吗？我们可以复制资源名称，在Deactivate资源列表中搜索，看看是否真的需要那么多状态激活。
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停用 Gold_2
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为 Gold_4 停用
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这说明10000多次Deactivate操作的差异是没有意义的。
对于以上资源，我们可以在C#端创建一个特例缓存来记录这个对象的Active状态（True或False）。在调用SetActive之前，先判断当前状态是否已经是我们要切换到的状态，如果没有调用。这是因为SetActive的操作会从C#转到C++层，所以我们可以通过在C#中进行状态判断来减少这种跨语言的操作，从而避免不必要的耗时。
6.AssetBunde常驻优化
之所以关注这个参数，是因为它会影响项目运行过程中的内存占用。要知道有一部分Unity内存和AssetBundle驻留导致的Serializedfile有关。一般来说，我们建议控制的AssetBundle资源数量在1000个以下。考虑到这个指标与项目本身的复杂度有关，需要自己做一些实验来平衡CPU和内存的平衡。
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使用缓冲池可以优化资源的加载，AssetBundle的加载类似。频繁加载同一个AssetBundle通常是不合理的（如下图所示）。对于频繁加载和卸载的AssetBundle，建议将其添加到缓存中并留在内存中。
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3.Shader.Parse/CreateGPU程序
如果没有正确解析和加载Shader资源，也会造成较大的CPU开销。由于Shader的内存占用小，但是加载时间比较长，我们建议最好在项目开始运行的时候就加载所有的Shader资源，然后缓存起来。
1.着色器。解析
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这个函数的耗时主要是Shader的加载和解析，通常是Shader的反复加载。优化的时候要看具体的Shader加载情况。具体可以从以下三点入手：
(1)避免使用Standard，使用其他Shader代替Standard Shader。注意检查Standard Shader是否因模型导入而加载到AssetBundle中；
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(2)解决Shader冗余问题unity 异步加载场景，这部分可以结合Shader内存趋势来看，如下图。
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如果你的Shader资源没有缓存在内存中，当你切换出场景时Shader会被释放，切入场景时会加载Shader，造成大量的重复开销。解决这个问题，只需要将Shader剥离，通过dependencies做成一个单独的ABunity 异步加载场景，然后加载完缓存不用卸载，后面就不需要加载Shader了。
(3)减少Shader的Keyword。
研发团队可参考以下资料：
《一种Shader变体收集打包编译优化的思路》：
2.Shader.CreateGPU程序
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该API的CPU使用率是Shader第一次渲染时创建GPU程序的耗时，耗时与渲染Shader的复杂度有关。对此，建议研发团队通过ShaderVariantCollection加载Shader，加载后warmup，避免游戏运行时Shader生成耗时的Shader.CreateGPUProgram。
以上是加载优化时需要注意的一些问题。如何操作需要你结合项目的实际情况。同时，结合UWA的在线测评服务，可以快速帮您定位性能瓶颈。
