1 GC优化

GC (Garbage Collector)负责自动管理内存。当堆上的某个对象从任何GC Roots（包括栈、静态变量等）出发都不可达时，该对象会被标记为垃圾。GC会在特定时机（如内存分配预算达到阈值）执行回收，并视情况重新整理（压缩）堆内存以释放空间。

然GC是一个极其消耗性能的工作，每次都需要遍历整个堆内存，因此我们要尽量避免GC。

如何避免频繁触发GC

——减少频繁分配内存

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void Update(){
    List<int> list = new List<int>();
    Fun(list);
}

像上面这种写法，每帧都在使用new进行内存分配，我们完全可以改成下面这种写法：

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private List<int> list = new List<int>();
void Update(){
    list.Clear();
    Fun(list);
}

这种写法只有在容器被创建或扩容时才会有堆分配，从而减少了垃圾的产生。

——运用对象池

在运行时大量对象的创建和销毁依然会引起GC问题，用对象池技术可以让对象复用而不是重复的创建和销毁。

——字符串

在C#中，String是引用类型，它的值是不可变的，一旦被初始化后就不能改变其内容，频繁的修改字符串建议使用StringBuilder。

——装箱

值类型转换为引用类型的过程称为装箱，装箱会产生GC。

——协程

避免yield return 0，因为会产生GC，因为int类型的0被装箱，而使用yield return null替代则不会产生装箱操作，还比如在协程中避免多次new同一个WaitForSeconds对象。

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while(!isComplete){
    yield return new WaitForSeconds(1f);
}

// 替代为↓

WaitForSeconds delay = new WaitForSeconds(1f);
while(!isComplete){
    yield return delay;
}

——Linq表达式

LINQ和正则表达式由于在后台会有装箱操作而产生垃圾，在有性能要求的时候最好不使用。

2 Draw Call优化

在Unity里，Draw Call指的是CPU发出的绘制请求，其中包含了绘制所需的所有信息，如纹理信息、着色器等。

Draw Call的合并条件：

  • 材质必须相同
    • 即使两个材质球的 Shader 代码一模一样，但只要它们是两个独立的材质实例（Instance），引擎通常也会认为它们是不同的状态，从而无法直接合批（除非使用了类似数据缓存的优化手段）
  • 纹理必须相同
    • 使用 Texture Atlas（纹理图集）。将多张小图拼成一张大图，让 A 和 B 共享这张大图，通过不同的 UV 坐标 来采样
  • 网格（Mesh）的处理方式（因合批方案而异）
    • 静态合批：不需要 Mesh 相同。引擎会把不同的 Mesh 合并成一个巨大的合并网格
    • 动态合批：不需要 Mesh 相同，但对总顶点数/属性数量有严格限制（通常为了防止 CPU 计算坐标变换太慢）
    • GPU Instancing：Mesh 必须完全相同。因为它是“一模多画”，GPU 内存里只存一份原始网格，通过 ID 去索引不同的位置数据
  • 渲染队列和层级一致
    • 如果两个可以合批的物体/UI被一个材质不同的物体挡住了，合批就会被打断

为什么我们要优化Draw Call？

在现代硬件中，GPU的处理能力通常很强，假设一个场景有2000个Draw Call，CPU可能需要花20ms才能把这些指令发完，而GPU画完它们只需要5ms。也就是说，Draw Call太多的后果是GPU大部分时间都在等CPU发指令，这时游戏帧率就会卡在CPU提交这一步。

Draw Call的优化手段：批处理技术。

批处理

三种主流合批方案：

  • 静态合批（Static Batching）——给不动的东西用
    • 适用于场景中位置固定、永不移动的物体
    • 实现原理：在游戏运行前（或加载时），引擎将这些共享相同材质的静态物体网格（Mesh）合并成一个巨大的网格，并一次性存入显存
    • 优点：渲染时只需要一个DrawCall即可绘制大量的物体
    • 缺点：内存开销大。引擎为了减少 DrawCall，会把这100把椅子的顶点全部抓出来，在世界空间下重新计算位置，然后合并成一个巨大的、全新的网格。因此内存里会存储100把椅子的顶点数据
  • 动态合批（Dynamic Batching）——给极小的东西用
    • 适用于每一帧都在移动、旋转的小物体
    • 实现原理：每一帧由 CPU 动态地将多个小物体的顶点变换到世界坐标空间，并组合成一个大的缓冲区（Vertex Buffer）发送给 GPU
    • 缺点：
      • 极度消耗 CPU。因为每一帧都要重新计算顶点坐标
      • 而且通常有严格的顶点限制（如 Unity 中限制在 300 个顶点以内），如果模型太复杂，CPU计算的时间可能比节省下来的DrawCall还贵
  • GPU实例化（GPU Instancing）——给大量相同的东西用
    • 当你有大量网格完全相同（Mesh 相同）但实例数据不同（坐标、旋转、缩放、颜色不同）的物体时，CPU 只向 GPU 发送一份网格数据和一串“属性列表”。GPU 根据这一份网格模板，按照列表里的坐标画出成千上万个分身
    • 操作：在材质球（Material）的底部勾选 Enable GPU Instancing
    • 优点：
      • 内存极省：显存里只存一份网格
      • 效率极高：CPU 几乎不参与坐标变换，全部交给 GPU 完成
    • 缺点：
      • 要求所有实例必须用同一个Mesh
      • 要求使用支持 Instancing 的 Shader
  • SRP Batcher——现代管线的核心
    • 如果你使用 URP 管线，系统会默认开启 SRP Batcher
    • 它不合并网格，而是通过减少 渲染状态（SetPass Call） 的切换开销来提速。只要物体使用相同的 Shader 变体，哪怕材质参数不同，它也能显著降低 CPU 压力