如何快速优化手游性能问题？从UGUI优化说起

WeTest 导读

 

本文作者从自身多年的Unity项目UI开发及优化的经验出发，从UGUI，CPU，GPU以及unity特有资源等几个维度，介绍了unity手游性能优化的一些方法。

 

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在之前的文章《手游内存占用过高？如何快速定位手游内存问题》中提到，Mono内存和native内存是PSS内存主要的组成部分，mono内存更多的起到内存调用的功能，因此常常成为了开发人员优化内存的起点；而在游戏的其他的进程中，同样有很多因素影响着游戏的性能表现。本文将从UGUI的优化角度，介绍unity游戏性能优化的一些内容。

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1136*640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1024*1024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 : Graphic

4. {

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

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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：http://wetest.qq.com/cube/

帮助中心：http://wetest.qq.com/help/documentation/10096.html

如果对使用当中有任何疑问，欢迎联系腾讯WeTest企业qq：800024531