【Unity优化】GC优化策略

Garbage：内存被“不再使用的数据”占据。

Garbage collection：使上述内存被重新分配。

两种类型代码：核心引擎代码、用户代码（托管代码）

1）核心引擎代码：使用手动内存管理，不使用垃圾回收。

2）用户代码：使用自动内存管理，不需要知道内存管理细节

自动内存管理中的垃圾回收

1）两种内存池：栈（stack）、堆（heap 托管堆）

2）变量在使用范围内时，存储它的内存被分配（allocated）

3）变量超出使用范围时，存储它的内存被重新分配（deallocated）

① 栈：变量在超出使用范围后，占用内存立即被重新分配

② 堆：变量在超出使用范围后，占用内存仍然保持被分配状态

4）垃圾回收器（garbage collector）周期性地标记、重新分配不被使用的堆内存。

栈内存细节

1）存储周期短、小块数据

2）按照后进后出的方式压栈、出栈

3）变量在超出使用范围后，内存立即被重新分配

堆内存细节

1）推荐存储周期长、大块数据；也可存储周期短、小块数据

2）值类型变量存储在栈上，其他变量存储在堆上（）

3）堆变量被创建时：

① Unity 检查堆中是否有足够内存空间，如果足够，则分配内存；

② 如果不够，则触发GC（比较耗时）。如果GC后内存足够，则分配内存；

③ 如果GC后内存还不够，则扩充堆内存空间（比较耗时），然后分配内存。

4）堆内存只能被GC重新分配；GC只作用于堆内存

GC细节

1）GC执行步骤：

① 检测堆上的每个对象

② 搜索所有对象的引用，检测是否在有效范围内

③ 不在有效范围内的对象，被标记为待清除

④ 被标记的对象被清除，内存被重新分配（返还给堆）

补充：堆上对象越多、代码中引用的对象越多，GC越耗时。

2）GC执行时机：

① 堆内存没有足够空间分配给新变量

② 由目标平台决定的，定期执行

③ 手动执行

补充：第①步可能造成频繁GC

3）GC引起的问题：

① 耗时导致的卡顿

② 在不恰当的时机GC，影响游戏表现及降帧

③ 堆内存碎片化，占用内存虚高，频繁GC

GC优化策略

1）三种方式：

① 减少GC执行时间

② 减少GC执行频率

③ 在恰当时机手动调用GC

1）三种策略：

① 减少堆分配、对象引用数量

② 减少堆分配、重新分配频率

③ 在恰当时机手动调用GC

GC优化细节

1）减少垃圾数量

① 使用缓存：避免重复的分配、重新分配

② 减少在 Update 这种频繁调用的方法中分配堆内存

③ 使用 Clear 清理集合，而不是每次生成

④ 对象池

2）常见的不必要的堆内存分配

① String：它是不可变的，每次更改都是创建一个新对象。

1. 常用字符串应该缓存下来
2. 频繁更新的text，应该把其中变化和不变的部分分开
3. 对于频繁变化的字符串，使用 StringBuilder 替代
4. 移除 Debug.Log()

② Unity方法不恰当的调用

1. 返回数组的方法，会创建新的数组，应在反复使用前缓存
2. 使用 CompareTag 替代 gameObject.tag
3. 使用 Input.GetTouch、Input.touchCount 替代 Input.touches
4. 使用 Physics.SphereCastNonAlloc 替代 Pysiscs.SphereCastAll

③ 装箱：把值类型变量当引用类型使用，将创建一个临时 Object 封装值类型变量

1. Object.Eauals 方法参数是 Object，如果传入 int 或 float，则会产生装箱
2. String.Format 同上
3. 就算我们自己代码中避免装箱，插件中也可能发生装箱，应移除这些方法的调用

④ Coroutines

1. StartCoroutine 产生少量垃圾（堆内存分配），因为Unity需要创建实例来维护
2. 减少在性能敏感处调用 StartCoroutine；避免嵌套调用，可能导致调用延迟
3. yield return 0 会导致装箱，使用 null 代替
4. 提前缓存 new WaitForSeconds() 对象，复用
5. 如果 coroutine 产生太多垃圾，使用 Undate 或消息机制替代 coroutine

⑤ 方法引用

1. 在 Unity 中，匿名方法、命名方法的引用是一个引用类型变量，产生堆分配
2. 闭包会显著增加内存占用和堆分配，因为捕获了临时变量
3. 在 gameplay 中避免使用匿名函数、闭包
4. 避免使用 LINQ、正则表达式，因为都会产生装箱

3）从代码架构上避免不必要的GC检测：

1. struct 不要包含引用类型字段，这会导致检测所有字段
2. 类中减少不必要的引用字段