谈到性能就不得不提如何监测性能。首先监测应用的性能,分析并发现其性能消耗点,然后根据项目的技术和资源架构对性能进行分析。
注意:本章节提及的原生代码性能分析跟踪中使用的方法名称出自 Unity 5.3。方法名称在 Unity 的后续版本中可能会发生变更。
Unity 开发者可使用多种工具进行性能分析。Unity 有一套内置工具,如 CPU 性能分析器 (CPU Profiler)、内存性能分析器 (Memory Profiler) 和新的 5.3 版内存分析器。
但是,最佳数据通常来自特定于平台的工具。这些工具包括:
针对 iOS 平台的:__Instruments__ 和 XCode Frame Debugger
针对 Android 平台的:__Snapdragon Profiler__
针对 Intel CPU/GPU 平台的:__VTune__ 和 Intel GPA
针对 PS4 平台的:__Razor__ 套件和 VR Trace
针对 Xbox 平台的:__Pix__ 工具
这些工具通常在能使用 IL2CPP 生成 C++ 版项目的平台上利用率最高。这些原生代码版本提供了,在 Mono 下无法调用的透明的调用栈和高时域频度的方法调用。
Unity 已创建了使用 Instruments 来分析 iOS 游戏性能的基础指南;请参阅使用 Instruments 进行性能分析 (Profiling with Instruments)。
在查看启动时刻的跟踪记录时,需要关注两种关键方法。这两种方法是项目的配置、资源和代码可能影响启动时间的主要原因。
请注意,启动时间在不同平台上的表现方式不同。在大多数平台上,以静态启动画面的形式呈现给用户。
上图的截屏是 Instruments 跟踪的在 iOS 设备上运行的示例项目。在基于平台的 startUnity
方法中,请注意 UnityInitApplicationGraphics
和 UnityLoadApplication
方法。
UnityInitApplicationGraphics
执行大量内部工作,例如设置图形设备和初始化 Unity 的大量内部系统。此外,它还初始化资源系统 (Resources system)。为此,它必须加载资源系统包含的所有文件的索引。
每个“Resources”文件夹中的每个资源文件 (1)(注意: 这仅适用于项目“Assets”文件夹中名为“Resources”的文件夹,以及这些“Resources”文件夹中的所有子文件夹。)都作为资源系统的数据。因此,初始化资源系统所需的时间与“Resources”文件夹中的文件数量呈线性关系。
UnityLoadApplication
包含加载并初始化项目的第一个场景的方法。它包括反序列化并实例化显示第一个场景所需的所有数据,例如编译着色器、上传纹理和实例化游戏对象。此外,第一个场景中的所有 MonoBehaviour 都在此时执行 Awake
回调。
这就意味着,如果在项目的第一个场景中的 Awake
回调中存在任何执行时间很长的代码,那么该代码可能会导致项目的初始启动时间的延长。解决此问题的方法是删除这些运行速度慢的代码,或者在应用程序生命周期的其他地方执行该代码。
对于在初始化之后的性能分析跟踪而言,最需要关注的是 PlayerLoop
方法。这是 Unity 的主循环,该循环中的代码每帧运行一次。
上面的截屏来自 Unity 5.4 示例项目的性能分析运行结果,其中展示了 PlayerLoop
中几个最值得关注的方法。请注意,PlayerLoop
中的方法名称可能因 Unity 版本而异。
PlayerRender
是运行 Unity 渲染系统的方法。此方法进行的操作包括剔除对象、计算动态批次以及向 GPU 提交绘图指令。任何图像效果或基于渲染的脚本回调(例如 OnWillRenderObject
)也在此时运行。通常情况下,当项目进行交互时,此方法应该对 CPU 时间的消耗最大。
BaseBehaviourManager
调用三个模板化版本的 CommonUpdate
。这些调用的某些回调存在于当前场景中激活的游戏对象的 MonoBehaviour 中。
CommonUpdate<UpdateManager>
调用 Update
回调
CommonUpdate<LateUpdateManager>
调用 LateUpdate
回调
CommonUpdate<FixedUpdateManager>
调用 FixedUpdate
(如果物理系统已勾选)
通常情况下,BaseBehaviourManager::CommonUpdate<UpdateManager>
是最值得关注和检查的方法族,因为它是 Unity 项目中运行的大多数脚本代码的入口点。
还有其他几个需要关注的方法:
UI::CanvasManager
如果项目使用 Unity UI,它将调用几个不同的回调。包括 Unity UI 的批量计算和布局更新;这两种操作是 CanvasManager
出现在性能分析器中的最常见原因。
DelayedCallManager::Update
运行协程。该内容在本文档的“协程”章节中有更详细的介绍。
PhysicsManager::FixedUpdate
运行 PhysX 物理系统。这主要涉及运行 PhysX 的内部代码,并受当前场景中物理对象(例如刚体和碰撞体)数量的影响。但是,基于物理系统的回调也会出现在此处,例如 OnTriggerStay
和 OnCollisionStay
。
如果项目使用的是 2D 物理设置,那么会在 Physics2DManager::FixedUpdate
下显示为一组与上面相似的调用。
在使用 IL2CPP 进行跨平台编译调用脚本时,应查找包含 ScriptingInvocation
对象的跟踪行。它是将 Unity 的内部原生代码转换到脚本运行时以便执行脚本代码的命令 (2)(注意:
从技术上讲,在经过 IL2CPP 编译后,C#/JS 脚本代码也会成为原生代码。但是,这种交叉编译后的代码的方法主要通过 IL2CPP 运行时框架来执行,与手写的 C++ 不太一样)。
上图的截屏是另一个来自 Unity 5.4 运行的示例项目的跟踪记录。嵌套在 RuntimeInvoker_Void
行下面的所有方法都是每帧执行一次的交叉编译 C# 脚本的一部分。
跟踪行相当易读:每一行都是原始类的名称,后跟下划线和原始方法的名称。对于此跟踪示例,可以看到 EventSystem.Update
、PlayerShooting.Update
和其他几个 Update
方法。这些是 MonoBehaviour 中的常见的标准 Unity Update
回调。
展开这些方法的节点,可以准确发现其中的哪些方法正在消耗 CPU 时间。它包括项目中的其他脚本方法、Unity API 和 C# 库代码。
上面的跟踪记录显示了 StandaloneInputModule.Process
方法逐帧对整个 UI 进行射线投射判断,以便检测是否有任何触摸事件正在发生或激活了某些 UI 元素。主要消耗是迭代测试鼠标的位置是否在UI 元素的边界矩形内。
CPU 跟踪记录中也可以识别出资源加载记录。标识资源加载的主要方法是 SerializedFile::ReadObject
。此方法将二进制数据流(从文件)通过运行名为 Transfer
的方法连接到 Unity 的序列化系统中。可以在所有资源类型(例如纹理、MonoBehaviour 和粒子系统)上找到 Transfer
方法。
在上面的截屏中,正在加载场景文件。这需要 Unity 读取并反序列化场景中的所有资源,如 SerializedFile::ReadObject
中包含的各种调用 Transfer
的方法。
通常,如果在运行时期间看到性能不稳定,并且性能跟踪记录显示 SerializedFile::ReadObject
使用了大量时间,那么帧率降低的原因是由于资源加载。请注意,在大多数情况下,只有在通过 SceneManager
、Resources
或 AssetBundle API 来请求同步的资源加载时,才能在主线程上找到 SerializedFile::ReadObject
。
这种性能不稳问题的最常见的修正方式是,将资源加载异步进行(将资源消耗严重的 ReadObject
调用移到工作线程),或预加载某些大型资源。
请注意,在克隆对象(在跟踪记录中以 CloneObject
方法表示)时也会出现 Transfer
调用。如果在 CloneObject
调用下面出现 Transfer
调用,该调用是不会从存储中加载资源的。而是将旧对象的数据传输到新对象。为此,Unity 会序列化旧对象,并将结果数据反序列化为新对象。