ZMUIL6——高性能系统

高性能系统要做的工作

高性能系统是为了解决UI性能问题，增加游戏的流畅度而设计的一系列性能解决方案。
主要针对渲染、重绘、顶点、UI组件、等多个方面进行性能的优化处理。
他的功能有以下几点：

1. 一键优化合批。 自动根据图集图片和相邻组件的特征进行重新排序。
2. 避免使用SetActive引起的UI重绘和GC垃圾。 用CanvasGroup和Scale进行代替。
3. 使用UI对象池。 避免频繁的克隆物体导致的卡顿和GC。（在之前的UIModule​里已经实现了，隐藏窗口不会直接销毁窗口对象，可复用）
4. 智能化禁用不必要的组件属性。 从而来避免一些不必要的性能开销。
5. 界面预加载。 针对复杂一些的界面我们可以使用预加载进行提前加载物体，来确保在真正使用界面时，能够流畅度加载出界面。
6. **高性能文字描边。**​Unity描边组件是拷贝4份相同的文本顶点数占用量巨大。
   一个字母的Text加上Untiy的描边一共占用30个顶点。
   而我们的Text同样是一个字母加上描边能做到只占用6个顶点。性能是Unity组件的5倍。 （这课没讲，不用记辣）
7. 组件自动序列化。 避免掉使用Find接口查找组件带来的性能消耗，而使用自动化序列化的方式拿到组件，将性能消耗尽可能的降至最低。
   （编写自动化系统时就已经实现了，使用组件数据脚本即可）

特点：最大的程度去降低UI在游戏中所消耗的性能问题，让我们做出来的游戏质量更好，游戏流畅度更高。

窗口预加载

就是将窗口的加载和窗口的弹出分离，在特定时间提前加载窗口而不显示它，达到预加载的结果，之后再显示窗口，使显示窗口更加顺畅

预加载在UIModule内实现，会调用窗口的OnAwake​方法

//UIModule内
#region 预加载相关
/// <summary>
/// 预加载窗口，只加载物体，而不调用生命周期，也不显示它
/// </summary>
/// <typeparam name="T"></typeparam>
public void PreLoadWindow<T>() where T : WindowBase, new()
{
    //获取类名
    System.Type type = typeof(T);
    string windowName = type.Name;
    T windowBase = new T();
    //加载对应的窗口预制体
    GameObject newWindowObj = TempLoadWindow(windowName);
    //初始化对应的管理类，直接加入到队列及字典内，而不进行排序以及生命周期的调用等
    if (newWindowObj != null)
    {
        //初始化WindowBase各属性成员
        windowBase.gameObject = newWindowObj;
        windowBase.transform = newWindowObj.transform;
        windowBase.Canvas = newWindowObj.GetComponent<Canvas>();
        windowBase.Canvas.worldCamera = mUICamera;
        windowBase.Name = newWindowObj.name;
        windowBase.OnAwake();
        windowBase.SetVisible(false);
        //初始化该窗口的RectTransform，防止位置出现偏差
        RectTransform rectTrans = newWindowObj.GetComponent<RectTransform>();
        rectTrans.anchorMax = Vector2.one;
        rectTrans.offsetMax = Vector2.zero;
        rectTrans.offsetMin = Vector2.zero;
        //添加到对应的列表
        mAllWindowDic.Add(windowName, windowBase);
        mAllWindowList.Add(windowBase);
    }
    Debug.Log($"预加载窗口：{windowName}");
}
#endregion

优化显隐逻辑

检测网格重建行为

可以通过下面的脚本直接检查网格重建行为，随意挂载到一个对象上即可

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Reflection;
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;

public class CanvasRebuildTest : MonoBehaviour
{
    IList<ICanvasElement> mLayoutRebuildQueue;      //层级网格重建队列
    IList<ICanvasElement> mGraphicRebuildQueue;     //图形网格重建队列

    void Start()
    {
        Type type = typeof(CanvasUpdateRegistry);
        FieldInfo field = type.GetField("m_LayoutRebuildQueue", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);
        mLayoutRebuildQueue = (IList<ICanvasElement>)field.GetValue(CanvasUpdateRegistry.instance);

        field = type.GetField("m_GraphicRebuildQueue", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);
        mGraphicRebuildQueue = (IList<ICanvasElement>)field.GetValue(CanvasUpdateRegistry.instance);
    }

    void Update()
    {
        for (int i = 0; i < mLayoutRebuildQueue.Count; i++)
        {
            var rebuild = mLayoutRebuildQueue[i];
            if (ObjectValidForUpdate(rebuild))
            {
                Debug.LogFormat("{0}引起{1}网格重建", rebuild.transform.name, rebuild.transform.GetComponent<Graphic>().canvas.name);
            }
        }
        for (int i = 0; i < mGraphicRebuildQueue.Count; i++)
        {
            var rebuild = mGraphicRebuildQueue[i];
            if (ObjectValidForUpdate(rebuild))
            {
                Debug.LogFormat("{0}引起{1}网格重建", rebuild.transform.name, rebuild.transform.GetComponent<Graphic>().canvas.name);
            }
        }
    }

    /// <summary>
    /// 检查帧更新对象是否有效
    /// </summary>
    /// <param name="element">Canvas元素</param>
    /// <returns>是否有效</returns>
    private bool ObjectValidForUpdate(ICanvasElement element)
    {
        var valid = element != null;
        var isUnityObject = element is UnityEngine.Object;
        if (isUnityObject)
        {
            valid = (element as object) != null;
        }
        return valid;
    }
}

检查发现，直接使用SetActive​方法控制窗口的显隐会触发网格重建，导致不必要的性能消耗，
而CanvasGroup​改变alpha值和改变Transform​的缩放不会触发网格重建

因此，我们可以调整CanvasGroup​改变alpha值和改变Transform​的缩放来控制UI对象的显示隐藏，性能更好

窗口的显隐

我们为每个窗口都添加一个CanvasGroup​，通过改变其alpha值为0或1，来控制窗口的隐藏或显示

将WindowBase​的设置可见性方法改成调整CanvasGroup​的逻辑

//WindowBase
private CanvasGroup mCanvasGroup;       //窗口的CanvasGroup

public override void SetVisible(bool isVisible)
{
    //gameObject.SetActive(isVisible);          //直接使用SetActive会造成UI控件重绘，浪费性能
    mCanvasGroup.alpha = isVisible ? 1f : 0f;   //使用CanvasGroup来控制UI窗口的显隐，不会造成UI控件重绘，性能更好
    mCanvasGroup.blocksRaycasts = isVisible;    //根据是否显示，决定是否接收用户输入，防止隐藏的窗口挡住显示的窗口输入
    Visible = isVisible;
}

UI对象的显隐

我们可以编写一个UGUIAgent​，在其中编写一系列扩展方法，拓展一种调整缩放来控制显隐的方法，为UI控件的显隐提供新的方法

using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;

public static class UGUIAgent
{
    /// <summary>
    /// 设置可见性，通过将缩放调整至0的方式来隐藏某个对象
    /// </summary>
    /// <param name="obj">要隐藏的对象</param>
    /// <param name="visible">是否可见</param>
    public static void SetVisible(this GameObject obj, bool visible)
    {
        obj.transform.localScale = visible ? Vector3.one : Vector3.zero;
    }
    /// <summary>
    /// 设置可见性，通过将缩放调整至0的方式来隐藏某个对象
    /// </summary>
    /// <param name="obj">要隐藏的对象</param>
    /// <param name="visible">是否可见</param>
    public static void SetVisible(this Transform transform, bool visible)
    {
        transform.localScale = visible ? Vector3.one : Vector3.zero;
    }

    public static void SetVisible(this Button button, bool visible)
    {
        button.transform.localScale = visible ? Vector3.one : Vector3.zero;
    }

    public static void SetVisible(this Text text, bool visible)
    {
        text.transform.localScale = visible ? Vector3.one : Vector3.zero;
    }

    public static void SetVisible(this Slider slider, bool visible)
    {
        slider.transform.localScale = visible ? Vector3.one : Vector3.zero;
    }

    public static void SetVisible(this Toggle toggle, bool visible)
    {
        toggle.transform.localScale = visible ? Vector3.one : Vector3.zero;
    }

    public static void SetVisible(this InputField inputField, bool visible)
    {
        inputField.transform.localScale = visible ? Vector3.one : Vector3.zero;
    }

    public static void SetVisible(this RawImage image, bool visible)
    {
        image.transform.localScale = visible ? Vector3.one : Vector3.zero;
    }

    public static void SetVisible(this ScrollRect scrollRect, bool visible)
    {
        scrollRect.transform.localScale = visible ? Vector3.one : Vector3.zero;
    }
}

智能禁用RaycastTarget

很多单纯的Image和Text是不接收用户输入的，因此将其RaycastTarget开着只能浪费性能
我们可以检测新创建出来的Text, Image, Raw Image，将其RaycastTarget属性自动关闭，省去我们手动关闭的麻烦
也不影响其他用于Button等的Image的射线检测正常执行

实现思路如下：

在编辑器模式下，每当Hierarchy窗口发生改变，就检测选中的物体（一般都是新创建的UI对象）名字是否包含Text, Image字样，一旦存在自动关闭其RaycastTarget属性

注：不对Text Mesh Pro生效

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEditor;
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;

public class SystemUIEditor : Editor
{
    //该特性使得该方法可以在编辑器模式下自动调用
    [InitializeOnLoadMethod]
    private static void InitEditor()
    {
        //监听Hierarchy窗口发生改变的委托
        EditorApplication.hierarchyChanged += HanderTextOrImageRaycast;
    }

    //监听新创建出来的Text, Image, Raw Image，将其RaycastTarget属性直接关闭（不支持TMP）
    private static void HanderTextOrImageRaycast()
    {
        GameObject obj = Selection.activeGameObject;
        if (obj != null)
        {
            if (obj.name.Contains("Text"))
            {
                Text text = obj.GetComponent<Text>();
                if (text != null)
                {
                    text.raycastTarget = false;
                }
            }
            else if (obj.name.Contains("Image"))
            {
                Image image = obj.GetComponent<Image>();
                if (image != null)
                {
                    image.raycastTarget = false;
                }
                else
                {
                    RawImage rawImage = obj.GetComponent<RawImage>();
                    if (rawImage != null)
                    {
                        rawImage.raycastTarget = false;
                    }
                }
            }
        }
    }

    //该函数与上面的内容无关
    private static void LoadWindowCamera()
    {
        if (Selection.activeGameObject != null)
        {
            GameObject uiCameraObj = GameObject.Find("UICamera");
            if (uiCameraObj != null)
            {
                Camera camera = uiCameraObj.GetComponent<Camera>();
                if (Selection.activeGameObject.name.Contains("Window"))
                {
                    Canvas canvas = Selection.activeGameObject.GetComponent<Canvas>();
                    if (canvas != null)
                    {
                        canvas.worldCamera = camera;
                    }
                }
            }
        }
    }
}

一键自动优化Batchs

与NGUI的优化Batchs类似，它会将重新为同层级的对象进行排序，将同图集的对象排列到一起，将Text对象统一排列到末尾
以最大化的降低Batchs

通过导入UGUI-Editor这个开源库，即可使用该功能

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悲报：
看了一眼这个UGUI-Editor在GitHub上的库，已经久未更新了，将该库导入到2021版的Unity出现了不少过时警告，但还是能用
使用其PrafabWin窗口也有轻微显示问题，笔者难以保证这个库的其他功能还能在未来的版本里正常使用