如何快速优化手游性能问题？从UGUI优化说起
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如何快速优化手游性能问题？从UGUI优化说起
一UGUI简介UGUI是Unity官方推出的UI系统，集成了所见即所得的UI解决方案， 其功能丰富并且使用简单，同时其源代码也是开放的，下载地址：https://bitbucket.org/Unity-Technologies/ui/src相比于NGUI，UGUI有以下几个优点：1.&所见即所得的编辑方式，在Scene窗口中即可编辑。2.&智能的Sprite packer可以将图片按tag自动生成图集而无需人工维护，生成的图集合并方式比较合理，无冗余资源。3.&渲染顺序与GameObject的Hierarchy顺序相关，靠近根节点显示在底层，而靠近叶子节点显示在顶层；这样的渲染方式使得调整UI的层级比较方便和直观。4.&RectTranForm及锚点系统更适合于2D平面布局，并且非常方便多分辨率屏幕自适配。二UI制作规范和指导方法本文是关于UGUI优化的，或许你会觉得UI的制作规范及指导方法与优化无关，其实很多性能问题往往是资源的不合理使用造成的，比如使用了尺寸过大的图片、引用了过多的图集以及加载了不必要的资源等。如果从设计和制作UI一开始就遵守特定的规范，则可以规避不必要的性能开销。笔者根据参与的多个项目总结了以下几点通用的规范和指导方法（这些规范适用于所有项目，不管你使用UGUI还是NGUI）。1.&合理的分配图集合理的分配图集可以降低drawcall和资源加载速度；具体细节如下：● 同一个UI界面的图片尽可能放到一个图集中，这样可以尽可能的降低drawcall。●&共用的图片放到一个或几共享的图集中，例如通用的弹框和按钮等；相同功能的图片放到一个图集中， 例如装备图标和英雄头像等；这样可以降低切换界面的加载速度。●&不同格式的图片分别放到不同的图集中，例如透明(带Alpha)和不透明（不带Alpha)的图片，这样可以减少图片的存储空间和占用内存。(UGUI的sprite packer会自动处理这种情况）2.&resources目录中应该只保存prefab文件，其它非prefab文件（例如动画，贴图，材质等）应放到resource目录之外因为随着项目的迭代，可能会导致部分资源（动画，贴图）等失效，如果这些文件放在resource目录下，在打包时，unity会将resource目录下文本全部打成一个大的AssetBundle包（非resouce目录下的文件只有在引用到时才会被打到包里），从而出现冗余，增加不必要的存储空间和内存占用。可以通过以下代码（Mac环境下）在控制台窗口中查看当前目录下所有非prefab资源的代码：find . -type f | egrep -v "(prefab|prefab\.meta|meta)$"例如在笔者的一次扫描中，发现在了如下结果：3.&关卡内的UI资源不要与外围系统UI资源混用在关卡内，需要加载大量的角色及场景资源，内存比较吃紧，一般在进入关卡时，都会手动释放外围系统的资源，以便使关卡内有更多的内存可以使用。如果战斗内的UI与外围系统的UI使用相同图集里的图片，则有可能会使得外围系统的图片资源释放不成功。对于关卡内与外围共用的UI资源需要特殊处理，一般来说复制一份出来专门给关卡内使用是比较好的选择。4.&适当的降低图片的尺寸有时UI系统的背景可能会使用全屏大小的图片，比如在Iphone上使用大小的图片；使用这样尺寸的图片代价是很昂贵的，可以和美术同学商量适当的降低图片的精度，使用更低尺寸的图片。5.&在android设备上使用etc格式的图片目前，几乎所有android设备都支持etc1格式的图片，etc1的好处是第个像素点只战用0.5个字节而普通rgba32的图片每个像素点占4个字节，也就说一张图片如果使用rgba32的格式所占用的内存为4M而etc1格式所占用的内存仅为0.5M。但是使用etc1格式的图片有两个限制——长和宽必须是POT的（2的N次方）并且不支持alpha通道，因此使用etc1时需要额外的一张图来存储alpha通道，并且使用特殊的shader来对alpha采样。具体的细节可参考：http://malideveloper.arm.com/resources/sample-code/etcv1-texture-compression-and-alpha-channels/6.&删除不必要的UI节点、动画组件及资源随着项目的迭代，可能有部分ui节点及动画已经失效，对于失效的节点及动画一定要删除，在很多项目中，有部分同学为了方便省事，只是将失效的节点及动画disable了。这样做虽然在运行时不会对cpu造成太多负担，但是在加载时会增加不必要的加载时间以及内存占用。对于废弃的UI图片资源，虽然未放到Resource目录最终不会打到包里，但是在Editor模式下仍然会打到图集中从而影响优化决策。笔者写了一个扫描未使用到UI贴图资源的工具，代码地址：https://github.com/neoliang/FindUnUsedUITexture；另外，对于废弃的脚本，可能还会有某些对象持有对它的引用，而加载这样的对象也比较耗时，笔者也写了一个扫描废弃脚本的工具，代码地址：https://github.com/neoliang/MissingScriptFinder三CPU优化一般来说，优化cpu性能应该先用profiler定位到性能热点，找到消耗最高的函数，然后再想办法降低它的消耗。经过笔者多次使用profiler对UGUI的分析来看,其CPU性能开销高主要原因之一是Canvs对UI网格的重建，有很多情况会触发Canvas对网格的重建，例如Image,Text等UI元素的Enable及UI元素的长、宽或Color属性的变化等。Canvas中UI Mesh顶点较多的话，则该项将会出现较高的CPU开销。在Unity的Profiler中则对应的是Canvas.SendWillRenderCanvases或Canvas.BuildBatch占用过多的时间。Canvas.BuildBatch主要功能是合并Canvas节点下所有UI元素的网格，合并后的网格会缓存起来，只有其下面的UI元素的网格发生改变时才会重新合并。而UI元素的网络变化主要是因为Canvas.SendWillRenderCanvases调用时，rebuild了Layout或者craphic。该函数的调用过程时序图如下：1.该过程由CanvasUpdateRegistry监听Canvas的WillRenderCanvases（上图中1）而执行,主要是对前标记为dirty的layout和craphic执行rebuild。引起layout和graphic的dirty主要原因是因为Canvas树形结构下的UI元素发生了变化（例如增加删除UI对象，UI元素的顶点，rec尺寸改变等）调用了Graphic.SetDirty(实际上最终都会调用CanvasUpdateRegistry.RegisterCanvasElementForLayoutRebuild)。2.&在rebuild layout之前会对Layout rebuild queue中的元素依据它们在heiarchy中的层次深度进行排序（上图中的2），排列的结果是越靠近根的节点越会被优先处理。3.&rebuild layout（上图中的3）,主要是执行ILayoutElement和ILayoutController接口中的方法来计算位置，Rect的大小等布局信息。4.&rebulid graphic（上图中的4）,主要是调用UpdateGeometry重建网格的顶点数据（上图中5）以及调用UpdateMeterial更新CanvasRender的材质信息（上图中6）。基于以上UGUI的网格更新原理，我们可以做以下优化：a.&使用尽可能少的UI元素；在制作UI时，一定要仔细查检UI层级，删除不不必要的UI元素，这样可以减少深度排序的时间（上图中的2）以及Rebuild的时间（上图中的3，4）。b.&减少Rebuild的频率，将动态UI元素（频繁改变例如顶点、alpha、坐标和大小等的元素）与静态UI元素分离出来，放到特定的Canvas中。c.&谨慎使用UI元素的enable与disable,因为它们会触发耗时较高的rebuild（图中的3、4），替代方案之一是enable和disableUI元素的canvasrender或者Canvas。d.&谨慎使用Text的Best Fit选项，虽然这个选项可以动态的调整字体大小以适应UI布局而不会超框，但其代价是很高的，Unity会为用到的该元素所用到的所有字号生成图元保存在atlas里，不但增加额外的生成时间，还会使得字体对应的atlas变大。e.谨慎使用Canvas的Pixel Perfect选项，该选项会使得ui元素在发生位置变化时，造成layout Rebuild。（比如ScrollRect滚动时，如果开启了Canvas的pixel Perfect，会使得Canvas.SendWillRenderCanvas消耗较高）f.&使用缓存池来保存ScrollView中的Item,对于移出或移进View外的的元素，不要调用disable或enable,而是把它们放到缓存池里或从缓存池中取出复用。g.&除了rebuild过程之外，UGUI的touch处理消耗也可能会成为性能热点。因为UGUI在默认情况下会对所有可见的Graphic组件调用raycast。对于不需要接收touch事件的grahic，一定要禁用raycast。对于unity5以上的可以关闭graphic的Raycast Target而对于unity4.6，可以给不需要接收touch的UI元素加上canvasgroup组件。unity5.x&unity4.6四GPU优化一般来说，造成GPU性能瓶颈主要有两个原因：复杂的vertext或pixel shader计算以及overdraw造成过多的像素填充。在默认情况下UGUI中所有UI元素使用都使用UI/Defaut shader，因此在优化时可优先考虑解决Overdraw问题。Overdraw主要是因为大量UI元素的重叠引起的，查看overdraw比较简单，在scene窗口中选择overdraw模式，场景中越亮的地方表示overdraw越高（如下图）。为了降低overdraw,可以做如下优化：1.&禁用不可见的UI，比如当打开一个系统时如果完全挡住了另外一个系统，则可以将被遮挡住的系统禁用。2.&不要使用空的Image,在Unity中，RayCast使用Graphi作为基本元素来检测touch,在笔者参与的项目中，很多同学使用空的image并将alpha设置为0来接收touch事件，这样会产生不必要的overdraw。通过如下类NoDrawingRayCast来接收事件可以避免不必要的overdraw。3.&public class NoDrawingRayCast : Graphic4.&{5.&&&&&public override void SetMaterialDirty()6.&&&&&{7.&&&&&}8.&&&&&public override void SetVerticesDirty()9.&&&&&{10.&&&&&}11.&&&&&protected override void OnFillVBO(List&UIVertex& vbo)12.&&&&&{13.&&&&&&&&&vbo.Clear();14.&&&&&}}五总结优化UGUI性能没有万能的方法，笔者这些经验总结也只能作为参考。优化性能往往是在各种选择之间做出平衡，比如drawcall与rebuild平衡、内存战胜与cpu消耗平衡以及UI图片精度与纹理大小的平衡等。每一次优化都有可能使得瓶颈出现在其它的环节上，要善于使用profiler,找到性能热点，对症下药。六关于资源占用问题UI资源优化是UGUI性能优化的重点，腾讯WeTest也在资源方面提供了性能的测试。以下通过“纹理”资源，介绍腾讯WeTest性能测试在资源方面的测试情况。1、登录http://wetest.qq.com/cube/&，点击“Android版 下载”，或者在页面末尾扫描二维码直接下载腾讯WeTest的手游客户端性能分析工具Cube。打开工具，选择“Unity资源分析”。2、上传测试报告后，我们可以通过测试报告，了解unity游戏的资源情况。资源结论概况进入资源数据的报告之后，首先可以看到所有资源数据的概况结果，总体上了解存在问题的数据，继续下拉，可以了解该指标的具体情况。资源数据概况下面将以“纹理资源”为例，对cube资源测试报告进行解读。纹理资源Cube测试报告的“纹理资源”，根据腾讯标准，是期望&50MB的，从下图可见，如果超出红色虚线，就说明纹理资源存在超标。点击具体数据点，获取具体资源数据另外，点击图表中的绿色线条中的具体数据点，可以看到这个点的当前数据，所有数据根据资源大小进行排序：所有数据根据资源大小进行排序&在这个表之下，有一个“资源大小top20”的表格，罗列了资源排名前20的资源内容。其中资源大小超过建议值的会呈现红色，资源大小非2的n次幂的呈现黄色。点击任意一个资源名称，可以在图表上观察这个资源所影响的区域：点击具体资源了解影响区域了解资源调用的影响区域针对手游的性能优化，腾讯WeTest平台的Cube工具提供了基本所有相关指标的检测，为手游进行最高效和准确的测试服务，不断改善玩家的体验。目前功能还在免费开放中。体验地址：&帮助中心：&如果对使用当中有任何疑问，欢迎联系腾讯WeTest企业qq：&&
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如何快速优化手游性能问题
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游戏开发中一定是先做工具，进行Profile，再进行优化，所以，说优化就不得不再扯一下Profile常见的工具有一些是引擎和IDE自带的，比如Unity自带的Profiler，就包含了CPU，GPU，Memory等等各式各样的性能分析工具，其他的比如GPA，Xcode Instrument和Visual Studio，Intel自带的内存管理工具在必要的时候也使需要去学习和使用
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const float threehalfs = 1.5F;
x2 = number * 0.5F;
i = *(long*)&y;
// evil floating point bit level hacking
i = 0x5f3759df - (i && 1);
// what the fuck?
y = *(float*) &i;
y = y * (threehalfs - (x2 * y * y));
// 1st iteration
y = y * (threehalfs - (x2 * y * y));
// 2nd iteration, this can be removed
它是用于计算一个单精度浮点数的平方根倒数（reciprocal square root, 即1/sqrt(x)）。平方根倒数在游戏中经常用到，例如把矢量归一化（normalize）时，就要计算n = v / sqrt(v ? v)。此段代码使用了牛顿法（Newton’s method）去提升精确度，但令人渍渍称奇的是它计算初始估值的这一句：i = 0x5f3759df - ( i && 1 );
它利用了IEEE754浮点数的二进制表示来计算第一个近似值。此方法是谁发明的，魔术数字（magic number） 0x5f3759df 从何而来，暂时也没有确切的证据。但现在已找到比这更优的魔术数字[1]。然而，本文想带出的是，虽然此方法如此神奇，在现今的机器上通常不是最理想的。在PC上，自1999年Intel推出的Pentium III，就已经加入了SSE指令集，当中的rsqrtss指令就是能够计算一个单精度浮点数的平方根倒数。此外，rsqrtps则能同时计算四个单精度浮点数的平方根倒数。测试我们可以写一个程序简单测试一下:（略……）结果及分析使用VS2008 (缺省release配置)，在i7 920 2.67Ghz上的結果：
error= 83.%
error= 83.%
error= 83.%
standard用了标准库的sqrt()函数，编译器使用传统FPU的运算计算开方和倒数。quake和quake2nd的确比standard快，但quake的相對误差峰值约是千分之2，误差较大。quake2nd则用接近一倍的运算时间来改善精确度，相對误差峰值降至约百万分之5。divsqrt_ss使用了SSE运算，准确程度与standard相同，而耗时仅比quake2nd慢一点点。实际上，如果在编译器开启/arch:SSE，standard也会使用SSE运算，产生的代码和divsqrt_ss相约，性能也差不多。重点来了，rsqrt_ss的耗时只有quake的18%，而相對误差峰值也更好，约万分之3。仔细一看，发现它的耗时与dummy_ss相若。换句话说，因为使用了流水綫的潜伏时间，其数据吞吐量和至dummy_ss相若。那么，再比较使用多一次牛顿迭代的版本。rsqrt2nd_ss的耗时也只有quake2nd的18%。而相對误差值也更好，去到千万分之2的水平。最后，若真正运用了SIMD的并行运算能力，使用ps后缀的指令又会如何？在此测试中，可以看到性能比ss版本的提升了3至4倍。而rsqrt_ps也因流水綫达至dummy_ps的吞吐量。rsqrt_ps比quake版本快20倍以上，比standard版本快70倍以上。总结虽然quake里的平方根倒数算法是令人津津乐道的话题，但从应用来说，它并不一定是最好的选择。……参考[1] Lomont, Chris. "Fast inverse square root." Technical Report, 2003.42820 条评论分享收藏感谢收起44881 条评论分享收藏感谢收起手机游戏性能优化初步探讨_百度文库
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