unity+lua的性能优化主要需要注意一下几点 1.从致命的gameobj.transform.position = pos开始说起 像gameobj.transform.position = pos这样的写法,在unity中是再常见不过的事情,但是在ulua中,大量使用这
unity+lua的性能优化主要需要注意一下几点
1.从致命的gameobj.transform.position = pos开始说起 像gameobj.transform.position = pos这样的写法,在unity中是再常见不过的事情,但是在ulua中,大量使用这种写法是非常糟糕的。为什么呢? 因为短短一行代码,却发生了非常非常多的事情,为了更直观一点,我们把这行代码调用过的关键luaapi以及ulua相关的关键步骤列出来(以ulua+cstolua导出为准,gameobj是GameObject类型,pos是Vector3): 第一步: GameObjectWrap.get_transform lua想从gameobj拿到transform,对应gameobj.transform LuaDLL.luanet_rawnetobj 把lua中的gameobj变成c#可以辨认的id ObjectTranslator.TryGetValue 用这个id,从ObjectTranslator中获取c#的gameobject对象 gameobject.transform 准备这么多,这里终于真正执行c#获取gameobject.transform了 ObjectTranslator.AddObject 给transform分配一个id,这个id会在lua中用来代表这个transform,transform要保存到ObjectTranslator供未来查找 LuaDLL.luanet_newudata 在lua分配一个userdata,把id存进去,用来表示即将返回给lua的transform LuaDLL.lua_setmetatable 给这个userdata附上metatable,让你可以transform.position这样使用它 LuaDLL.lua_pushvalue 返回transform,后面做些收尾 LuaDLL.lua_rawseti LuaDLL.lua_remove 第二步: TransformWrap.set_position lua想把pos设置到transform.position LuaDLL.luanet_rawnetobj 把lua中的transform变成c#可以辨认的id ObjectTranslator.TryGetValue 用这个id,从ObjectTranslator中获取c#的transform对象 LuaDLL.tolua_getfloat3 从lua中拿到Vector3的3个float值返回给c# lua_getfield + lua_tonumber 3次 拿xyz的值,退栈 lua_pop transform.position = new Vector3(x,y,z)准备了这么多,终于执行transform.position = pos赋值了 就这么一行代码,竟然做了这么一大堆的事情!如果是c++,a.b.c = x这样经过优化后无非就是拿地址然后内存赋值的事。但是在这里,频繁的取值、入栈、c#到lua的类型转换,每一步都是满满的cpu时间,还不考虑中间产生了各种内存分配和后面的GC! 下面我们会逐步说明,其中有一些东西其实是不必要的,可以省略的。我们可以最终把他优化成: lua_isnumber + lua_tonumber 4次,全部完成 2.在lua中引用c#的object,代价昂贵 从上面的例子可以看到,仅仅想从gameobj拿到一个transform,就已经有很昂贵的代价c#的object,不能作为指针直接供c操作(其实可以通过GCHandle进行pinning来做到,不过性能如何未测试,而且被pinning的对象无法用gc管理),因此主流的lua+unity都是用一个id表示c#的对象,在c#中通过dictionary来对应id和object。同时因为有了这个dictionary的引用,也保证了c#的object在lua有引用的情况下不会被垃圾回收掉。 因此,每次参数中带有object,要从lua中的id表示转换回c#的object,就要做一次dictionary查找;每次调用一个object的成员方法,也要先找到这个object,也就要做dictionary查找。 如果之前这个对象在lua中有用过而且没被gc,那还就是查下dictionary的事情。但如果发现是一个新的在lua中没用过的对象,那就是上面例子中那一大串的准备工作了。 如果你返回的对象只是临时在lua中用一下,情况更糟糕!刚分配的userdata和dictionary索引可能会因为lua的引用被gc而删除掉,然后下次你用到这个对象又得再次做各种准备工作,导致反复的分配和gc,性能很差。 例子中的gameobj.transform就是一个巨大的陷阱,因为。transform只是临时返回一下,但是你后面根本没引用,又会很快被lua释放掉,导致你后面每次。transform一次,都可能意味着一次分配和gc。 3.在lua和c#间传递unity独有的值类型(Vector3/Quaternion等)更加昂贵 既然前面说了lua调用c#对象缓慢,如果每次vector3.x都要经过c#,那性能基本上就处于崩溃了,所以主流的方案都将Vector3等类型实现为纯lua代码,Vector3就是一个{x,y,z}的table,这样在lua中使用就快了。 但是这样做之后,c#和lua中对Vector3的表示就完全是两个东西了,所以传参就涉及到lua类型和c#类型的转换,例如c#将Vector3传给lua,整个流程如下:- c#中拿到Vector3的x,y,z三个值
- push这3个float给lua栈
- 然后构造一个表,将表的x,y,z赋值
- 将这个表push到返回值里
class LuaUtil{ static void SetPos(GameObject obj, float x, float y, float z){obj.transform.position = new Vector3(x, y, z); } }然后在lua中LuaUtil.SetPos(obj, pos.x, pos.y,pos.z),这样的性能会好非常多,因为省掉了transform的频繁返回,而且还避免了transform经常临时返回引起lua的gc。 7.注意lua拿着c#对象的引用时会造成c#对象无法释放,这是内存泄漏常见的起因 前面说到,c# object返回给lua,是通过dictionary将lua的userdata和c# object关联起来,只要lua中的userdata没回收,c# object也就会被这个dictionary拿着引用,导致无法回收。 最常见的就是gameobject和component,如果lua里头引用了他们,即使你进行了Destroy,也会发现他们还残留在mono堆里。 不过,因为这个dictionary是lua跟c#的唯一关联,所以要发现这个问题也并不难,遍历一下这个dictionary就很容易发现。ulua下这个dictionary在ObjectTranslator类、slua则在ObjectCache类 8.考虑在lua中只使用自己管理的id,而不直接引用c#的object 想避免lua引用c# object带来的各种性能问题的其中一个方法就是自己分配id去索引object,同时相关c#导出函数不再传递object做参数,而是传递int。 这带来几个好处:
- 函数调用的性能更好;
- 明确地管理这些object的生命周期,避免让ulua自动管理这些对象的引用,如果在lua中错误地引用了这些对象会导致对象无法释放,从而内存泄露
- c#object返回到lua中,如果lua没有引用,又会很容易马上gc,并且删除ObjectTranslator对object的引用。自行管理这个引用关系,就不会频繁发生这样的gc行为和分配行为。
class Transform2{ public Vector3 position = new Vector3(); } class GameObject2{ public Transform2 transform = new Transform2(); }然后我们用几个不同的调用方式来设置transform的position 方式1:gameobject.transform.position = Vector3.New(1,2,3) 方式2:gameobject:SetPos(Vector3.New(1,2,3)) 方式3:gameobject:SetPos2(1,2,3) 方式4:GOUtil.SetPos(gameobject, Vector3.New(1,2,3)) 方式5:GOUtil.SetPos2(gameobjectid, Vector3.New(1,2,3)) 方式6:GOUtil.SetPos3(gameobjectid, 1,2,3) 分别进行1000000次,结果如下(测试环境是windows版本,cpu是i7-4770,luajit的jit模式关闭,手机上会因为luajit架构、il2cpp等因素干扰有所不同,但这点我们会在下一篇进一步阐述): 方式1:903ms 方式2:539ms 方式3:343ms 方式4:559ms 方式5:470ms 方式6:304ms 可以看到,每一步优化,都是提升明显的,尤其是移除。transform获取以及Vector3转换提升更是巨大,我们仅仅只是改变了对外导出的方式,并不需要付出很高成本,就已经可以节省66%的时间。 实际上能不能再进一步呢?还能!在方式6的基础上,我们可以再做到只有200ms! 这里卖个关子,下一篇luajit集成中我们进一步讲解。一般来说,我们推荐做到方式6的水平已经足够。 这只是一个最简单的案例,有很多各种各样的常用导出(例如GetComponentsInChildren这种性能大坑,或者一个函数传递十几个参数的情况)都需要大家根据自己使用的情况来进行优化,有了我们提供的lua集成方案背后的性能原理分析,应该就很容易去考虑怎么做了。 下一篇将会写lua+unity性能优化的第二部分,luajit集成的性能坑 相比起第一部分这种看导出代码就能大概知道性能消耗的问题,luajit集成的问题要复杂晦涩得多。 附测试用例的c#代码:
public class Transform2 { public Vector3 position = new Vector3(); } public class GameObject2 { public Transform2 transform = new Transform2(); public void SetPos(Vector3 pos) { transform.position = pos; } public void SetPos2(float x, float y, float z) { transform.position.x = x; transform.position.y = y; transform.position.z = z; } } public class GOUtil { private static List<GameObject2> mObjs = new List<GameObject2>(); public static GameObject2 GetByID(int id) { if(mObjs.Count == 0) { for (int i = 0; i < 1000; i++ ) { mObjs.Add(new GameObject2()); } } return mObjs[id]; } public static void SetPos(GameObject2 go, Vector3 pos) { go.transform.position = pos; } public static void SetPos2(int id, Vector3 pos) { mObjs[id].transform.position = pos; } public static void SetPos3(int id, float x, float y ,float z) { var t = mObjs[id].transform; t.position.x = x; t.position.y = y; t.position.z = z; } }来自:https://blog.csdn.net/haihsl123456789/article/details/54017522/