【Unity优化】Unity中究竟能不能使用foreach？

网络上关于“Unity中能否使用foreach”这一话题讨论众多，但相关资料并不齐全。因此，我亲自进行了测试，并将结果分享给大家。

一、foreach引发的问题

研究过此问题的人都清楚，foreach会引发频繁的GC Alloc（垃圾回收分配）。当在代码里使用foreach，尤其是在Update方法中频繁调用时，会快速产生小块垃圾内存，进而导致垃圾回收操作提前触发，造成游戏间歇性卡顿。

大家普遍知晓这个问题，并建议尽可能避免使用foreach。在Start方法中使用倒也无妨，因为该方法仅执行一次；而Update方法每秒大约执行50 - 60次，不建议在此使用。总体而言，这种观点是正确的，因为这样能避开问题。

不过，foreach确实为编码带来了诸多便利，特别是与var结合使用时。那么，我们究竟能否使用它呢？若可以，又该注意哪些问题？带着这些疑问，我开展了以下测试。

二、重现GC Alloc问题

首先，我编写了一个简单的脚本来重现该问题。这个类包含一个int数组、一个泛型参数为int的List以及一个ArrayList。代码如下：

using UnityEngine;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;

public class ForeachTest : MonoBehaviour {
int[] m_intArray;
List<int> m_intList;
ArrayList m_arryList;

public void Start () {
m_intArray = new int[2];
m_intList = new List<int>();
m_arryList = new ArrayList();
for (int i = 0; i < m_intArray.Length; i++) {
m_intArray[i] = i;
m_intList.Add(i);
m_arryList.Add(i);
}
}

void Update () {
testIntListForeach();
}

void testIntListForeach() {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
foreach (var iNum in m_intList) {
}
}
}
}

（一）应用于IntList的foreach

首先来看应用于泛型List的情况。测试结果显示，这里确实产生了GC Alloc，每帧产生39.1KB的新内存。我使用的是64位的Unity 5.4.3f1版本，不同版本产生的内存大小可能有所差异，但产生新内存是不可避免的。

（二）应用于IntList的GetEnumerator

接着，我尝试用对等方式编写同样的代码，将测试代码部分修改如下：

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
var iNum = m_intList.GetEnumerator();
while (iNum.MoveNext()) {
}
}

原本以为结果会与使用foreach的方式相同，但结果出乎意料，这种方式并未产生任何新内存。于是，我打算使用IL反编译器来探究其GC Alloc的产生机制。

我们知道，List是动态数组，可以随时增长、删减；而int[]在C#中会被编译成Array的子类执行。为了进行更多对比，我将foreach和GetEnumerator的代码分别应用于int数组和ArrayList，先查看运行结果，再一同查看它们的IL代码。

（三）应用于IntArray的foreach

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
foreach (var iNum in m_intArray) {
}
}

结果显示，此情况未产生GC Alloc。

（四）应用于IntArray的GetEnumerator

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
var iNum = m_intArray.GetEnumerator();
while (iNum.MoveNext()) {
}
}

结果表明，这里产生了GC Alloc，每帧产生31.3KB的新内存。

（五）应用于ArrayList的foreach

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
foreach (var iNum in m_arryList) {
}
}

结果显示，这里产生了GC Alloc，每帧产生23.4KB的新内存（在32位版Unity 5.3.4f1中测试）。

（六）应用于ArrayList的GetEnumerator

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
var iNum = m_arryList.GetEnumerator();
while (iNum.MoveNext()) {
}
}

结果显示，这里同样产生了GC Alloc，每帧产生23.4KB的新内存（在32位版Unity 5.3.4f1中测试）。

（七）GC Alloc产生情况小结

三、探索原因

我们知道，GC Alloc意味着产生了新的堆内存，在C#中即产生了新的对象。从上述表格可以看出，只有对Array应用foreach，以及对泛型List应用GetEnumerator时，过程中不会产生新的GC Alloc，其他情况均会产生。

接下来，我使用ILSpy工具进行分析。将工程目录下的Library\\ScriptAssemblies\\Assembly-CSharp.dll文件拖入ILSpy，同时将Unity安装目录下的Unity\\Editor\\Data\\Mono\\lib\\mono\\2.0\\mscorlib.dll文件也拖入（若使用不同的.net版本打包，可选择相匹配的库）。

（一）testIntArrayForeach的IL代码分析

.method private hidebysig
instance void testIntArrayForeach () cil managed
{
// Method begins at RVA 0x2eb4
// Code size 54 (0x36)
.maxstack 3
.locals init (
[0] int32,
[1] int32,
[2] int32[],
[3] int32
)

IL_0000: ldc.i4.0
IL_0001: stloc.0
IL_0002: br IL_002a
// loop start (head: IL_002a)
IL_0007: ldarg.0
IL_0008: ldfld int32[] ForeachTest::m_intArray
IL_000d: stloc.2
IL_000e: ldc.i4.0
IL_000f: stloc.3
IL_0010: br IL_001d
// loop start (head: IL_001d)
IL_0015: ldloc.2
IL_0016: ldloc.3
IL_0017: ldelem.i4
IL_0018: stloc.1
IL_0019: ldloc.3
IL_001a: ldc.i4.1
IL_001b: add
IL_001c: stloc.3

IL_001d: ldloc.3
IL_001e: ldloc.2
IL_001f: ldlen
IL_0020: conv.i4
IL_0021: blt IL_0015
// end loop

IL_0026: ldloc.0
IL_0027: ldc.i4.1
IL_0028: add
IL_0029: stloc.0

IL_002a: ldloc.0
IL_002b: ldc.i4 1000
IL_0030: blt IL_0007
// end loop

IL_0035: ret
} // end of method ForeachTest::testIntArrayForeach

对于不熟悉IL的同学，无需完整理解这些代码，只需了解几个重要的IL字段即可：

• newobj指令：若跟随值类型，表明在栈上新建对象，不会产生GC Alloc；若跟随对象类型，则表示在堆上新建对象，会产生GC Alloc。
• callvirt指令：表示函数调用，后方会跟随某个类的某个函数，被调用的函数中可能会产生GC Alloc。
• box指令：装箱操作，将值类型封装成指定的对象类型，此过程会产生GC Alloc。更详细的指令解释可参考我的另一篇博客《我所理解的IL指令》。

在上述代码中，未出现这三个指令，这意味着该方法未产生新的内存，与之前Unity Profiler中的结果相符。

（二）testIntArrayGetEmulator的IL代码分析

.method private hidebysig
instance void testIntArrayGetEmulator () cil managed
{
// Method begins at RVA 0x2ef8
// Code size 51 (0x33)
.maxstack 7
.locals init (
[0] int32,
[1] class [mscorlib]System.Collections.IEnumerator
)

IL_0000: ldc.i4.0
IL_0001: stloc.0
IL_0002: br IL_0027
// loop start (head: IL_0027)
IL_0007: ldarg.0
IL_0008: ldfld int32[] ForeachTest::m_intArray
IL_000d: callvirt instance class [mscorlib]System.Collections.IEnumerator [mscorlib]System.Array::GetEnumerator()
IL_0012: stloc.1
IL_0013: br IL_0018
// loop start (head: IL_0018)
IL_0018: ldloc.1
IL_0019: callvirt instance bool [mscorlib]System.Collections.IEnumerator::MoveNext()
IL_001e: brtrue IL_0018
// end loop

IL_0023: ldloc.0
IL_0024: ldc.i4.1
IL_0025: add
IL_0026: stloc.0

IL_0027: ldloc.0
IL_0028: ldc.i4 1000
IL_002d: blt IL_0007
// end loop

IL_0032: ret
} // end of method ForeachTest::testIntArrayGetEmulator

原文链接：http://blog.csdn.net/andrewfan