Unity移动端性能优化

1. 渲染

1.1 渲染技术替代与优化

• 反射与折射处理：利用反射探针（reflect probe）代替反射、折射效果，尽量避免使用实时纹理（RTT）、GrabPass、RenderWithShader、CommandBuffer.Blit (BuiltinRenderTextureType.CurrentActive...) 等技术，因为这些技术可能会带来较高的性能开销。
• 后处理框架优化：建立统一的后处理框架，涵盖如泛光（bloom）、高动态范围（hdr）、景深（DOF）等效果。通过统一框架可以共用模糊函数，减少多次 blit 操作。同时，要特别注意 RTT 的尺寸设置，避免不必要的资源浪费。
• 特殊效果优化：对于空气折射、热浪扭曲等效果，由于 GrabPass 并非所有硬件都支持，建议改为使用 RTT 或者后处理来实现，以提高兼容性和性能。

1.2 Shader 优化

• Shader 材质统一：建立统一的 shader 材质来代替单一 shader。充分利用 shader_feature、multi_compile 等特性，并将宏开关显示于界面，方便调试和管理。
• 纹理混合与 Pass 剔除：采用图像混合代替多通道纹理，对于不需要的 pass，如阴影投射、阴影接收、MetaPass、forwardadd 等，要及时剔除，减少渲染负担。
• Alpha 相关操作优化：尽量少用 alpha test、discard、clip、Alpha Converage 等操作，因为这些操作会影响 Early - Z Culling、HSR 的优化效果。
• Alpha 穿透问题避免：避免出现 Alpha Blend 穿透问题，同时要注意权重混合、深度剥离等透明排序方法代价较大，需谨慎使用。

1.3 光照与阴影优化

• 光照方式选择：使用光照贴图代替动态阴影，尽量减少实时光的使用。对于阴影贴图和环境贴图，可使用 16 位代替 32 位，以降低内存占用。也可以利用 projector + rtt 或者光圈代替实时阴影。
• Shader 全局参数管理：将环境参数（如风、雨、太阳等）等 shader 全局参数进行统一管理，提高代码的可维护性。

1.4 渲染材质选择

• 物理渲染优化：对于非主角对象，可以使用 matcap 代替基于物理的渲染（pbr）。对于无金属材质，不一定要使用 pbr。仔细选择物理渲染所用的 FDG 参数（F: schlick、cook - torrance、lerp，要求不高时用 4 次方；D：blinn - phong、beckmann、GGX、GGX Anisotropic；G: neumann、cook - torrance、Kelemen、SmithGGX；standard shader 要注意选择 BRDF1 - BRDF3）。在渲染要求不高时，可不用 GGX，也可以用 LH 来优化 GGX。
• Shader 数据类型优化：使用 fixed、half 代替 float，建立 shader 统一类型。其中，fixed 效率是 float 的 4 倍，half 是 float 的 2 倍。同时，要小心选择 shader 变量的修饰符（uniform、static、全局），优先选择 Mobile 或 Unlit 目录下的 shader。

1.5 其他渲染优化

• 高低配渲染与 Mipmap：使用高低配渲染策略，在内存足够时可以考虑开启 mipmap，以提高不同设备上的渲染性能。
• Surface Shader 功能关闭：使用 surface shader 时，注意关掉不用的功能，如 noshadow、noambient、novertexlights、nolightmap、nodynlightmap、nodirlightmap、nofog、nometa、noforwardadd 等。
• Standard Shader 优化：standard shader 的变体过多（3 万多），会导致编译时间较长，内存占用也很惊人（接近 1G）。如果使用 standard shader，要关掉没用的 shader_feature，如 _PARALLAXMAP、SHADOWS_SOFT、DIRLIGHTMAP_COMBINED DIRLIGHTMAP_SEPARATE、_DETAIL_MULX2、_ALPHAPREMULTIPLY_ON 等，同时去掉多余的 pass。
• Shader 生成工具代码优化：shaderforge、Amplify Shader Editor 生成的 shader 可能存在多余代码，需要程序专门进行优化。Amplify Shader Editor 功能更强大且开源，建议学习使用。
• 地形处理：不要使用 unity 自带的 terrain，因为即使只用 3 张 splat 图，shader 也是对应 4 个的。建议使用 T4M 或者将地形转为 mesh。
• 实例化优化：当模型和材质相同且数量巨大时，如草等对象，可以使用 Instance 来优化渲染性能。
• 查找纹理优化：利用查找纹理（LUT）来优化复杂的光照渲染，例如皮肤、头发、喷漆等效果。
• 特殊效果避免：尽量不要使用 Procedural Sky，因为计算瑞丽散射和米氏散射的效率比较低。同时，尽量不要使用 speedtree，可改为模型加简单树叶动画。不过，SpeedTreeWind.cginc 里面的动画函数很丰富，TerrianEngine 中的 SmoothTriangleWave 很好用。
• Shader 性能调试：多用调试工具检查 shader 性能，常用工具有 FrameDebug、Nsight、RenderDoc 、AMD GPU ShaderAnalyzer / PVRShaderEditor、Adreno Profiler 、腾讯 Cube、UWA 等。另外，可以内置 GM 界面，如开关阴影、批量替换 shader 等，方便真机调试。

2. 脚本

2.1 查找与调用优化

• 减少查找函数调用：减少 GetComponent、find 等查找函数在 Update 等循环函数中的调用。可以使用 go.CompareTag 代替 go.tag，以提高性能。
• 减少同步函数调用：减少 SendMessage 等同步函数的调用，同时减少字符串连接操作。建议使用 for 循环代替 foreach 循环，虽然 5.5 以后版本的 foreach 已经优化过，但 for 循环在性能上仍然更优。此外，要少用 linq。

2.2 资源加载与协程处理

• 异步加载大资源：将大资源改为异步加载，避免阻塞主线程。
• 合理处理协程调用：合理安排协程的调用，避免协程过多导致性能问题。

2.3 线程管理与发布优化

• 单独线程处理：将 AI、网络等操作放在单独线程中进行，以提高主线程的性能。
• 发布优化：发布时关闭 log，剔除不必要的代码，减少资源占用。

2.4 随机数与脚本挂载优化

• 伪随机数使用：使用伪随机数，提高随机数生成的效率。
• 脚本挂载类优化：将脚本挂载类改为 Manager 等全局类实现，方便管理和维护。

2.5 Lua 脚本优化

• Lua 循环函数避免：在 lua 中尽量不实现 update、fixedupdate 等循环函数，因为 lua 和 csharp 互调用的效率比较低。

3. 内存管理

3.1 资源池管理

• 小资源池化：使用池子管理粒子、float UI 等小资源，因为频繁地垃圾回收（GC）会造成卡顿。
• 主动调用 GC：必要时主动调用 GC.Collect()，但要注意调用的时机，避免过度调用影响性能。

3.2 资源生命周期管理

• 统一接口与引用计数：按照不同资源、不同设备管理资源生命周期，将 Resources.Load 和 Assetbundle 统一接口，利用引用计数来管理生命周期，并打印和观察生命周期。确保资源随场景而卸载，不常驻内存，明确哪些是预加载资源，哪些可能存在泄漏。

3.3 内存泄漏检测

• 检测方法：对于 Container 内资源，如果不 remove 掉，使用 Resources.UnloadUnusedAssets 是卸载不掉的。建议直接通过 Profiler Memory 中的 Take Sample 来对其进行检测，通过直接查看 WebStream 或 SerializedFile 中的 AssetBundle 名称，即可判断是否存在“泄露”情况。也可以通过 Android PSS/iOS Instrument 反馈的 App 线程内存来查看。

3.4 堆内存与 CPU 占用优化

• 避免大堆内存分配：避免一次性进行过大的堆内存分配，因为 Mono 的堆内存一旦分配，就不会返还给系统，会导致堆内存只升不降。常见的导致大堆内存分配的情况有高频调用 new、大量 log 输出等。
• CPU 占用优化：NGui 的重建网格会导致 UIPanel.LateUpdate 开销较大，可以按照静止、移动、高频移动来切分 UIPanel。同时，NGUI 锚点自身的更新逻辑也会消耗不少 CPU 开销，即使控件静止不动，锚点也会每帧更新。可以修改 NGUI 的内部代码，使锚点只在必要时更新，一般只在控件初始化和屏幕大小发生变化时更新即可。不过，这个优化的代价是控件的顶点位置发生变化时，上层逻辑需要自己负责更新锚点。另外，加载资源时使用协程，控制同一个 UIPanel 中动态 UI 元素的数量，建议将运动血条等动态 UI 分离成不同的 UIPanel，每组 UIPanel 下 5 - 10 个动态 UI 为宜，以降低单帧中 UIPanel 的重建开销。

3.5 资源冗余处理

• 避免资源重复打包：避免 AssetBundle 打包到多份中，同时要注意动态修改资源导致的 Instance 拷贝多份的问题，如动态修改材质（Renderer.meterial）、Animation.AddClip 等。

3.6 磁盘换内存策略

• 本地缓存使用：对于占用 WebStream 较大的 AssetBundle 文件（如 UI Atlas 相关的 AssetBundle 文件等），建议使用 LoadFromCacheOrDownLoad 或 CreateFromFile 来进行替换，即将解压后的 AssetBundle 数据存储于本地 Cache 中进行使用。这种做法适合内存特别吃紧的项目，通过本地的磁盘空间来换取内存空间。

4. 美术

4.1 资源审查规范与工具

• 规范建立：建立资源审查规范和审查工具，包括 PBR 材质贴图制作规范、场景制作资源控制规范、角色制作规范、特效制作规范等。可以利用 AssetPostprocessor 建立审查工具，提高资源质量和一致性。

4.2 资源压缩与优化

• 多类型资源压缩：对纹理、精灵填充率、动画、声音、UI 等资源进行压缩。例如，九宫格 UI 优于拉伸 UI。同时，要严格控制模型面数、纹理数、角色骨骼数。
• 粒子效果优化：对于粒子效果，可以录制动画代替粒子，减少粒子数量，避免粒子碰撞，以降低性能开销。
• 角色优化：启用 Optimize Game Objects 减少角色节点，使用（SimpleLOD、Cruncher）优化角色面数。
• 模型导入检查：导入模型时，检查 Read/Write only、Optimize Mesh、法线切线、color 等参数，禁用 Mipmap 以减少内存占用。
• 纹理压缩问题处理：注意压缩纹理可能导致色阶不足的问题。对于无透明通道的纹理，建议使用 ETC1 格式。目前安卓不支持 ETC2 的设备已不足 5%，建议放弃分离通道的办法。

4.3 UI 优化

• UI 元素分离：尽可能将动态 UI 元素和静态 UI 元素分离到不同的 UIPanel 中，因为 UI 的重建以 UIPanel 为单位，这样可以将因为变动的 UI 元素引起的重构控制在较小的范围内。同时，尽可能让运动频率不同的 UI 元素分离放在不同的 UIPanel 中。
• ugui 优化：对于 ugui，可以充分利用 canvas 来切分不同元素，提高 UI 渲染效率。
• 大贴图处理：大贴图会导致卡顿，可以将其切分为多个小贴图进行加载。
• 音频压缩：iOS 使用 mp3 压缩音频，Android 使用 Vorbis 压缩音频。

5. 批次

5.1 批次开启

• 静态批次：开启 static batch，提高静态物体的渲染效率。
• 动态批次：开启 dynamic batch，但要注意其使用条件，要求模型小于 900 顶点，用法线小于 300，用切线小于 180。缩放不一致、使用 lightmap、多通道材质等情况会使 dynamic batch 无效。

5.2 物体数量与批次平衡

• 减少 GameObject：减少场景中的 GameObject 数量，因为场景模型数量对 fps 影响巨大。
• 批次与总线压力：批次并非越少越好，过大的渲染数据会给总线传输带来压力，需要在批次数量和渲染数据量之间找到平衡。

6. 物理

6.1 物体属性设置

• 静态物体设置：将不需要移动的物体设为 Static，以减少物理模拟的开销。
• 碰撞体优化：不要使用 Mesh 碰撞，对于角色可以不使用碰撞体，以降低物理计算的复杂度。

6.2 触发器与逻辑频率优化

• 触发器逻辑优化：对触发器逻辑进行优化，减少不必要的计算。
• 频率调整：调整寻路频率、AI 逻辑频率 、Fixed Timestep，可将帧率降低到 30，以提高性能。

6.3 复杂计算处理

• 异步处理复杂计算：对于出现卡顿的复杂计算，如寻路、大量资源加载等，可以使用分帧或者协程异步来处理，避免阻塞主线程。