Unity性能优化-GC优化

Unity性能优化-GC优化

参考文献：https://unity3d.com/cn/learn/tutorials/topics/performance-optimization/optimizing-garbage-collection-unity-games

垃圾回收（GC）简介

在GC（Garbage Collection）过程中，垃圾回收器会检查堆（Heap）中的所有对象，搜索它们的引用，来判断这些对象是否还在作用域中。如果对象不在作用域中，它将被标记为需要删除。然后垃圾回收器会将这些被标记为需要删除的对象删除，收回它们所占用的内存空间。堆中的对象和代码中对象引用越多，垃圾回收过程中要进行的操作就越多，其开销也就越大。

堆内存空间不足、系统定时自动回收垃圾以及强制GC都会触发垃圾回收操作。频繁的进行堆内存分配和释放将会导致频繁的GC。在Unity中，只有 值类型局部变量 被分配在栈（Stack）中，它们不会引起GC，其他所有类型的数据都分配在堆中，由GC系统进行回收。

由GC引起的性能问题 主要表现 为：帧率低、性能时好时坏以及断断续续的出现卡顿。

降低由GC带来的影响

广泛的说，可以通过以下三种方式降低GC带来的影响：

• 减少GC运行所需的时间 —— 减少游戏中的堆内存分配和对象引用数目。
• 减少GC频率 —— 降低对内存的分配和释放频率。
• 在非性能瓶颈时期主动触发GC —— 尝试测算GC和堆空间扩张的时间来使其在可预测、适宜的时间发生。

减少垃圾的产生

• 使用缓存&不要在频繁调用的方法中分配堆内存。如果在需要频繁调用的方法中进行了堆内存分配，并且最后舍弃了这个新建的变量，这将会产生不必要的垃圾，应该考虑在方法外创建对该变量的引用，然后重复利用它。对于无法缓存的对象，应该尽量降低方法的执行次数，仅在需要时才去执行它。
• 使用清空集合替代新建集合。创建新的集合对象将会在堆空间分配内存。如果代码中多次创建新的集合，应该缓存对集合的引用，在下次需要使用新的集合时，将缓存的集合清空（Clear()）而不是建立全新的集合。
• 使用对象池。如果游戏中需要频繁的创建再销毁某类对象，那么为该类对象建立对象池。

引起堆内存分配的常见原因

• 字符串（String/string）。C#中的字符串是引用类型而不是值类型，并且它是不可变的，每次对字符串的修改，实际上是创建了一个新的字符串对象。由于字符串在程序中非常常用，所以它可能积累出较多的垃圾。遵从下面的一些简单规则，可以保证由字符串所产生的垃圾最少： 
  
  • 减少不必要的字符串创建，将反复使用的字符串存储到变量中。
  • 减少不必要的字符串修改，使用StringBuilder替换需要经常修改的字符串。
  • 当Debug.Log()不再使用后立刻将其移除，每次打印日志至少会产生一个字符串。
• Unity方法调用。某些Unity方法的调用会进行堆内存分配，应该谨慎调用那些不是自己写的代码，无论它是来自Unity还是第三方插件。在Unity中，每次调用返回数组的方法或属性（访问器），都会创建一个新的数组再返回，字符串也是这样。减少此类调用或者使用替代方法，例如使用CompareTag()替换==操作。
• 装箱。将值类型变量当作引用类型变量使用时会进行自动装箱。在装箱过程中，Unity在堆内存中创建了一个临时的System.Object对象，使用后该对象作为垃圾被丢弃。装箱操作在代码中非常常见，容易积累垃圾。一个常见的会引起装箱的操作是将枚举类型作为Dictionary的键。
• 协程。调用StartCoroutine()方法会产生少量的垃圾，因为Unity需要创建一些类的实例用于管理协程。应该提前启动那些需要在高性能要求时期运行的协程，并小心处理可能引起延迟调用的嵌套协程。协程中的yield语句本身不需要进行堆内存分配，但由它所返回的值可能需要分配堆内存。一个常见的错误用法是在yield语句中使用new多次返回相同的值，例如yield return new WaitForSeconds(1f);，应该将WaitForSeconds(1f)对象缓存起来才对。
• foreach循环。在比Unity 5.5更早版本的Unity中，每次foreach循环都会产生垃圾，因为该语句引发了装箱操作。在Unity 5.5中，这个问题被修复了。如果没办法将Unity升级到5.5或更高版本，那么使用for或者while替代foreach。
• 方法引用。在Unity中，无论是对具名方法的引用还是对匿名方法的引用，都是引用类型变量，它们会引发堆内存分配。将匿名方法转换成闭包会明显的增加内存占用和堆内存分配次数。
• LINQ和正则表达式。LINQ和正则表达式都会因引发装箱操作而产生垃圾，最好不要使用它们。

优化代码结构使GC带来的影响最小化

不良的代码结构会增加垃圾回收器的工作量。比如，让垃圾回收器去检查原本不需要检查的对象。结构体（struct）是值类型的变量，但如果一个结构体中包含了引用类型的变量，那么垃圾回收器就必须去检查整个结构体。如果系统中有一个包含大量此类结构体的数组，那将会为垃圾回收器增加很多工作量。另一种情况就是 包含太多不必要的对象引用。当垃圾回收器为堆中的对象查找引用时，它必须在代码中查找当前对系统中的每个对象的引用。代码中对对象的引用越少，垃圾回收器要做的工作就越少。

手动进行强制GC

如果知道堆内存中有不再使用的已分配空间（例如加载资源所产生的垃圾）并且当前系统对性能的需求不苛刻（例如正在显示加载画面），则可以通过下面的代码强制垃圾回收器进行GC：

System.GC.Collect(); 
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