1.   概述

本文档对Unity GUI 批次合并（Batching）源码（基于Unity 4.6版本源码）进行研究，总结UGUI Batching的规则，并提供UI优化建议，以及UI层级显示辅助工具使用说明。

2.   UGUI Batching规则分析

UGUI以Canvas为单位进行批次生成和渲染，Canvas可以嵌套包含Canvas。

Batching的生成和合并在canvas：：Update里：

Batching主要流程如下:

1）计算Canvas alpha，包括父Canvas和嵌套Canvas（alpha=0不生成及合并批次）。

2）UI层次结构发生变化时，更新Batch顺序，对Canvas下所有UI元素（Canvas renderer）按UI层次结构深度优先排序，生成UI Instructions。

注意1 Mask：其中有mask UI会增加两个UI Instructions（mask / unmask），且不能合并（最终增加两个drawcall，分别使用Increment / Decrement mask Material Instance）。Mask实际上是前后使用或移除Stencil mask(来做像素剔除)，在之间画所有子UI元素，mask UI下的子UI元素也无法与mask UI 之外的UI元素合并批次。

注意2更新：UI层次结构发生变化（orderIsDirty），新增、删除UI或UI子节点都会引起整个Canvas UI顺序更新。因此，应避免频繁删除/增加UI对象，使用GameObject.SetActive。

3）更新所有需要同步数据的renderer UI 数据，包括vertex, color, material, transform, rect, depth（步骤2里的排序）等。

非活动（IsActive() == false）且不强制更新的UI元素，将不同步数据。

4）Canvas数据更新时（m_CanvasData.isDirty，如情况都可以引发：层次结构改变，同步关键数据，Canvas.Awake等），计算UI Instructions的depth并排序、生成Batch。

Depth计算算法：

a) 遍历所有UI元素（已深度优先排序），对当前每一个UI元素CurrentUI，如果不渲染，CurrentUI.depth = -1，如果渲染该UI且底下没有其他UI元素与其相交（rect Intersects），其CurrentUI.depth = 0;

b) 如果底下有一个的需要渲染的UI元素LowerUI与CurrentUI相交的情况下，且

可以Batch（material instance id 和 texture instance id 相同），depth_i = LowerUI.depth；

不可以Batch，depth _i= LowerUI.depth + 1;

如果底下有n个UI元素与CurrentUI相交，根据b)计算n个的depth_i取最大的作为CurrentUI的depth:  CurrentUI.depth = Max( depth _1, depth _2, depth _3 ... , depth _n)。

Depth计算完后，根据Depth排序UI Instructions，如果Depth相等，依次根据材质ID、texture ID、渲染顺序（即UI层级队列顺序）排序，剔除depth == -1的UI元素，得到Batch前的UI 元素队列VisiableList。

对VisiableList中相邻且可以Batch（相同material和texture等）的UI元素合并批次，然后再生成相应mesh数据进行绘制。

注意：在Depth计算算法中，由于要遍历所有UI元素和已计算的底层UI元素（平方复杂度），源码中使用分组计算包围盒矩形的方法加快计算，即16个UI元素为一组计算Group Rect，检查是否与底层UI元素相交时，先计算是否与底层Group相交，如果相交再与Group中的元素做判定。

因此，UI元素数目过多和层次结构过于复杂，会影响排序和Batch更新速度，合理规划UI元素数量和层次结构可以提高UI性能。

规则小结：

从UGUI批次合并生成规则可以看出，提高UI性能尽量注意以下几点：

尽量避免使用Mask，使用Mask至少增加两个Drawcall，并可能导致本可以Batch的UI元素无法Batch，从而增加更多Drawcall。

避免在UI树形结构下（Canvas下）频繁删除/增加UI对象，UI层次结构发生变化会引起整个Canvas UI顺序更新，特别是复杂的UI树形结构。

避免频繁动态的更新UI元素的Vertex, Rect, Color, Material, Texture等，可能引起Canvas数据更新和Batch更新计算，有可能引起VBO Update（重新提交顶点数据）。

尽可能使用少的UI Material和贴图（使用图集），使得可以Batching。

相邻的UI元素（比如父节点与第一个子节点、相同层次结构下的节点），使用相同材质贴图的UI元素尽可能排在一起，便于合并。

同一父节点下所有子节点，保持相同的层次结构（如List控件下的item），便于底层相同depth下UI元素Batch。

避免UI元素数目过多和层次结构过于复杂影响Batch更新速度。

固定的Text考虑与背景图层合在一张图上（可能不便本地化，但可以减少drawcall）。

3.   UI层级显示辅助工具

根据源码中的UI Batching规则，写了个UI层级辅助工具，用于显示UI的层级、批次等数据，便于UI性能优化。使用者可以结合以上规则，分析当前UI元素排列顺序、材质贴图设置，优化UI Batching，减少UI Drawcall。

安装：将附件中UIAssistant.cs放在Editor目录下即可

使用：点击菜单栏Tools/UIAssistant，打开如下图工具。默认分析名为UIRoot下所有UI组件（active状态），或者自定义选择Root UI（canvas，一般用于单独分析）。

UpdateBatching：根据源码算法计算UI元素的层级及批次序号。手动点击触发，当UI树形结构发生变化、激活/不激活时，需要重新计算。

ShowDepth: 会在Hierarchy View 中active的有效UI元素（canvas renderer），以“批次序号/层级序号/材质序号”的方式显示（开/关）。原则上，尽可能的使相同/或相邻的层级，批次序号相同（意味着同一批次），用于辅助分析。

注意：由于嵌套和动态UI结构，上层接口无法取到，导致总体批次有可能偏差（存在这些结构时），但不影响UI层级显示辅助工具可分析局部UI情况；另外，具有mask情况下，目前只做简化处理，没有考虑unmask时UI元素合批情况。

例子1（部分截图）：

Btn_Close与Image的相邻层层级（2，3），材质不同，批次不同，尝试是否可以修改材质和图集，减少1个drawcall

修改前：

修改后：

例子2：

前后的Btn_Close与ImageIner_FrameRight材质相同（序号都为0），因Image材质不同，batching中断了，调换一下次序，减少2个drawcall （注：调换UI次序注意交互响应问题，一般适用背景图次序调整，其他情况具体分析）。

4.   小结

Unity UI层级计算和合并批次规则（batching）显复杂，具体UI实现上又受需求等限制，需要UI同学根据情况调整（材质，贴图，层次等），尽可能满足合并批次（batching）规则。另外，以上源码分析基于Unity 4.6版本，使用正常，其他版本兼容。Unity 5以上UGUI有所改动（如mask等），请自行修改使用。

以上如有纰漏，欢迎指正和补充。