UGUI初级优化探索(Unity)

引语：

• 作为一个基本上已经摸清了UI开发的方法和步骤，熟悉了工作流程的Unity客户端程序员，这时候想来应该就该略微朝着UI的优化方面进行简单的探索了。
• 说到优化，在客户端方面应该包括分开为两个方面：1、代码。2、渲染。
• 对于代码来说，无外乎是从代码的设计思路来说，都是那些老一套，算法优化，结构优化，内存管理等等。这些都需要大量的算法学习与实际开发经验来堆砌，说起来也不是初级开发者能说透的，我还是从渲染表现方面进行轻微的探索总结吧，当然，计算机的渲染还是得回到代码来说。

目的：

??优化Unity的UGUI表现，减少设备渲染压力，提高帧率。

探究方向：

??合批处理

原理分析说明：
??一、首先要简单解释一下什么是渲染。计算机要显示一个图形的过程从根本上来说，就和我们人类画画一样，将图片画在屏幕上，这就是一个渲染过程，它大致可以分为以下几个部分：
??1. 顶点绘制
??2. 连线顶点（画三角形）
??3. 着色计算（算像素点的颜色）
??4. 光影计算
??......
??这些过程的深入探究就很麻烦，不是一个初级客户端程序员必须掌握的。

??二、Unity的图形绘制实质上也是调用了OpenGL或是其他开放图形库提供的接口，那些太过的细节并不需要深究。而在图形绘制过程中，不同的图形一般采用的材质和纹理是不一样的，而计算机在处理这些不同的材质和纹理时，会进行相对来说耗费算力较大的切换操作。为此，将大量相同材质和纹理的对象打包在一起进行渲染的话，就会节省很多传递和切换操作的耗能，这种打包操作其实就可以叫做合批。（当然实际很复杂）
??Unity中提供了三种合批方法：
??1. 静态批处理（Static Batching）
??2. 动态批处理（Dynamic Batching）
??3. GPU处理（GPU Instancing）。
??Unity中默认的策略优先级为：static > GPU > dynamic

??三、Unity的UGUI中，是以Canvas（画布）为单位进行批次生成和渲染的，而Canvas又可以嵌套包含Canvas。合批（Batching）的主要流程如下：
??1. 计算Canvas的alpha
??2. UI层级结构发生变化时，更新Batch的顺序，对Canvas下所有UI元素，按层级结构深度优先排序，生成UI Instructions
??3. 更新所有需要同步数据的renderer UI数据（这里需要注意点是，active为false的UI元素的数据不会同步，也就是不会刷新）
??4. Canvas数据更新时，计算UI Instructions的depth并排序、生成Batch。（数据更新包括：UI层次结构变化，新增、删除UI或UI子节点。所以结合第三点，应该避免频繁删除/增加UI对象，可以换做GameObject.SetActive（false）隐藏即可避免重复刷新batch）

??既然是初步探索，就不深入探究depth的排序计算和细节的合批（batch）处理了，接下来直接进入正题。

优化方法总结：

??1. 尽量避免使用Mask组件，使用Mask至少增加两个DrawCall（CPU将需要渲染图形所需要的元数据提交给GPU的操作），当然更重要的是，这可能导致本来可以batch在一起的UI元素无法batch，分开处理，而导致更多的DrawCall。（由于DrawCall的全过程都是由CPU处理进行的，而目前GPU的发展进度远超CPU，导致CPU现在的性能其实是制约了GPU的能力的，而根据一篇国外大佬的实验结果来说，当DrawCall到达130这个数值时，就开始拖累GPU了，所以得减少DrawCall数量，减轻CPU压力，而适当的将DrawCall一次的数据包内容增多，可以有效利用游刃有余的GPU，这样平衡的处理才是最优解，当然这都是大佬需要深入考虑的。）

??2. 避免在Canvas中，频繁改变层级结构（包括删除/增加UI元素，调整层级结构等），因为层级结构的改变会引起整个Canvas的UI顺序更新，特别是极其复杂的UI树形结构。
??ps：这里就不得不提一个矛盾点了，前面也说了，在Canvas的更新会触发一个depth的深度计算，那么也就是说，如果一个canvas的结构设计的极其复杂（也就是树形结构深度很深），那么这个Canvas如果需要频繁的刷新，就会频繁计算depth，那么耗能可能会极其恐怖，卡到爆也不是不可能。
??那么矛盾点就来了，什么矛盾？当然是分层设计的赏心悦目的UI结构，与对应耗能更多的矛盾了。（尤其对我们这种强迫症来说，井井有条的结构真是让人舒心），不过为了能够更多解放设备的压力，所以Canvas的结构还是尽量扁平化，不要搞分类加节点加深度了。

??3. 避免频繁地动态更新UI元素的Vertex（顶点）、Rect（大小和位置）、Color（颜色）、Material（材质）、Texture（贴图）等，这其实也是和第2点一样，避免Canvas频繁刷新。

??4. 尽可能使用少的材质和贴图，目的是为了让Unity能更多的进行batch操作。

??5. 相邻的UI元素（在Hierarchy中的排列顺序），使用相同材质贴图的UI元素尽可能排在一起，便于Unity进行batch操作。

??6. 同一父节点下所有子节点，保持相同的层级结构，便于底层相同depth下UI元素Batch。（解释见第2点。）

??7. 避免UI元素数目过多和层级结构过于复杂影响Batch更新速度。（解释见第2点）

结语：

??初步探究就到此为止吧，其实还有很多技巧可以总结，但还是得继续探究合批的过程，所以下次另开一文进行总结学习。渲染之路还需要继续深入进行下去，希望能尽快在屏幕上渲染出炫酷的画面效果。