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Unity消息系統(tǒng)

Unity有個消息系統(tǒng)，該系統(tǒng)用來實現(xiàn)游戲運行時腳本內(nèi)部方法的調(diào)用。這是個非常簡單和容易理解的概念，特別對新用戶來說。只需定義一個Update方法，便可以每幀調(diào)用該方法中的內(nèi)容。

一個經(jīng)驗豐富的開發(fā)者肯定會對此產(chǎn)生疑問：
1.不清楚這個方法究竟是如何被調(diào)用的。
2.不清楚當一個場景中有多個對象時，這些方法是如何調(diào)用順序。
3.這種代碼風格不是十分智能。
UPDATE是怎么被調(diào)用的Unity并沒有使用System.Reflection進行方法的定位。
取而代之的是，首先給定類型的MonoBehaviour通過底層腳本進行檢查，判斷腳本運行過程中（無論是Mono或IL2CPP）是否有方法被定義，同時其中內(nèi)容有沒有被緩存。如果檢查到特定的方法，便將其添加到一個合適的列表中。例如，當一個腳本中定義了Update方法后，這個腳本便被添加至一個需要每幀更新的腳本列表中。
在游戲過程中，Unity只需要重復(fù)執(zhí)行所有列表中的方法既可。所以，你的Update方法究竟是public還是private并不重要。UPDATE方法們的執(zhí)行順序是什么執(zhí)行順序由腳本執(zhí)行順序設(shè)置（Script Execution Order Settings）（菜單：Edit > Project Settings > Script Execution Order）決定。要手動設(shè)置1000個腳本的執(zhí)行順序不是什么好主意，但是要微調(diào)某些特定腳本的執(zhí)行順序還是可以的。當然，未來我們將會提供更加方便的方式來指定執(zhí)行順序，比如在代碼中使用一個特性（Attribute）。無法使用INTELLISENSE在Unity中，我們使用某類IDE編譯C#腳本，這些IDE大多無法識別這些特定方法應(yīng)該在何處被調(diào)用。因此常會導(dǎo)致警告以及玳瑁導(dǎo)航困難。
一些開發(fā)者用一個叫BaseMonoBehaviour或差不多名字的抽象類擴展MonoBehaviour，然后在他們的項目中的每個腳本里都擴展這個類。他們在其中寫了一些有用的功能以及一堆虛的特殊方法：這個結(jié)構(gòu)可以使你在代碼中使用MonoBehaviour時更有邏輯性，但存在一個小缺點。我打賭你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了……
你所有的MonoBehaviour都會儲存在Unity的內(nèi)部更新列表里，你所有的腳本都會在每幀里調(diào)用所有這些基本上什么也沒用的方法！
有人可能會問為什么會有人關(guān)心一個空方法？因為這些從C++到托管C#的調(diào)用有成本上的開銷。讓我們來看看成本為何。調(diào)用10000個UPDATE我為這篇文章在Github上創(chuàng)建了一個示例項目，大家可以前往以下鏈接下載：
https://github.com/valyard/Unity-Updates
它有兩個場景，可以通過點擊設(shè)備或在編輯器中按任意鍵互相切換：
(1) 在第一個場景中，使用下面這樣的代碼創(chuàng)建了10000個MonoBehaviour：(2) 在第二個場景中，創(chuàng)建了另外10000個MonoBehaviour。不過，不同的是，這個代碼中并不是只調(diào)用Update，而是像下面這樣，加入了一個由Manager腳本在每幀都調(diào)用一次的自定義UpdateMe方法。測試項目在兩臺iOS設(shè)備上被編譯為Mono以及IL2CPP，發(fā)布設(shè)置中都設(shè)為非開發(fā)模式。它們的運行時間記錄如下：
1.在第一次Update調(diào)用時設(shè)置一個Stopwatch (在Script Execution Order中配置)
2.在LateUpdate時停止Stopwatch
3.將獲得的計時時間均攤到幾分鐘上

Unity版本: 5.2.2f1
iOS版本: 9.0

Mono哇！好多時間！測試肯定哪里出了問題！
實際上，我只是忘了把Script Call Optimization 設(shè)為Fast but no exceptions，但是現(xiàn)在我們能看到這種設(shè)置對性能的影響了……至于IL2CPP不必太在意。
Mono (fast but no exceptions)OK，這樣好多了，讓我們切換到IL2CPP。
IL2CPP這里我們發(fā)現(xiàn)兩件事情：
1.這個優(yōu)化對于IL2CPP同樣有用
2.IL2CPP仍有改進空間，而且在寫這篇文章的同時Scripting 與IL2CPP團隊正在努力提高性能。比如，最新的Scripting分支內(nèi)包含的優(yōu)化可以讓測試運行快35%。

我接下來就會介紹Unity在幕后做了些什么，但是現(xiàn)在讓我們修改下Manager代碼，將它提速5倍！接口調(diào)用，虛調(diào)用以及數(shù)組訪問結(jié)果告訴我們，如果你想在每幀里都循環(huán)迭代擁有10000個元素的列表，那應(yīng)該使用數(shù)組而不是List，因為這樣生成的C++代碼會更簡單，而數(shù)組訪問就是要快很多的。
在下一個測試中，我把List<ManagedUpdateBehavior> 改為了ManagedUpdateBehavior[]。這看起來好多了！解救之道！我們發(fā)現(xiàn)了從C++調(diào)用C#函數(shù)較慢，不過讓我們再研究下當調(diào)用所有這些對象的Update方法時，Unity實際上做了些什么。最簡單的方法就是使用Apple Instruments的Time Profiler。
注意這不是Mono與IL2CPP 的對比測試 — 討論的大多數(shù)內(nèi)容對Mono iOS構(gòu)建同樣適用。
我在iPhone6上用Time Profiler啟動了測試項目，記錄了幾分鐘的數(shù)據(jù)，然后選擇了一分鐘檢視一次。從這行代碼開始的所有東西我們都很感興趣：
void BaseBehaviourManager::CommonUpdate<BehaviourManager>()

如果你以前沒有使用過Instruments，右邊是按照執(zhí)行時間排序的函數(shù)，以及它們調(diào)用的其他函數(shù)。最左邊的列是以毫秒為單位的CPU時間，以及這些函數(shù)及其調(diào)用的函數(shù)所占的CPU時間百分比。左邊第二列是函數(shù)自己的執(zhí)行時間。注意，在這個實驗中Unity并沒有將CPU使用完，所以我們能看到在60秒間隔內(nèi)有10秒的CPU時間花在了我們的Update上。顯然，我們關(guān)心的是那些執(zhí)行時間最長的函數(shù)。
用瘋狂的Photoshop技術(shù)，將一些區(qū)域做了顏色區(qū)分，以便你能明白到底發(fā)生了什么。
UpdateBehavior.Update()
在中間你能看到我們的Update方法，以及IL2CPP是如何調(diào)用它的 ——UpdateBehavior_Update_m18。但是Unity在那之前還做了很多其他事。
循環(huán)迭代所有的Behaviour
Unity循環(huán)迭代所有的Behaviour并執(zhí)行更新。特殊的迭代類SafeIterator確保了即使移除了列表中的下一項，整個循環(huán)也不會中斷。僅僅是循環(huán)迭代所有已注冊的Behaviour就用了9979ms中的1517ms。
檢測調(diào)用是否有效
下一步，Unity做了一堆檢測，確保調(diào)用的方法是屬于某個已激活已初始化且Start方法已調(diào)用過的GameObject的。你肯定不希望在Update里銷毀一個GameObject時讓游戲崩潰，對吧？這些檢測花去了整個9979ms中的另外2188ms。
準備調(diào)用方法
Unity創(chuàng)建了一個ScriptingInvocationNoArgs實例 (代表了一個從原生到托管的調(diào)用)以及ScriptingArguments，然后命令I(lǐng)L2CPP虛擬機調(diào)用方法（scripting_method_invoke函數(shù)）。這一步消耗了整個9979ms中的2061ms。
調(diào)用方法
scripting_method_invoke函數(shù)檢測傳入的參數(shù)是否有效（900ms），然后調(diào)用IL2CPP 虛擬機的Runtime::Invoke方法 (1520ms)。開始時，Runtime::Invoke檢測方法是否存在 (1018ms)。而后，它調(diào)用一個生成的RuntimeInvoker函數(shù)獲取方法簽名（283ms）。接著再依次調(diào)用我們的Update函數(shù)，根據(jù)Time Profiler，這一步花了42ms。
一個漂亮的彩色表格。托管的更新現(xiàn)在讓那個我們在Manager測試上使用下Time Profiler。你在屏幕截圖上可以看到，還是同樣的一些方法（有些方法因為執(zhí)行時間少于1ms，甚至都沒出現(xiàn)），但是大部分的執(zhí)行時間實際上都花在了UpdateMe函數(shù)上（或者說花在了IL2CPP調(diào)用ManagedUpdateBehavior_UpdateMe_m14上）。另外，IL2CPP還插入了一個null檢測，確保我們循環(huán)迭代的數(shù)組不會為null。
下面這個圖片使用了相同的顏色。所以，你現(xiàn)在怎么看，我們應(yīng)該忽略那小小的方法調(diào)用嗎？有關(guān)測試的幾句話老實說，這個測試并不是完全公平的。Unity為了防止你的游戲出錯或崩潰，做了很多了不起的事：這個GameObject是否已激活？它是否在Update循環(huán)中被銷毀了？對象上是否存在Update方法？怎么處理在這個Update循環(huán)中創(chuàng)建的MonoBehaviour？——我的Manager腳本沒有處理這其中任何一項，僅僅是循環(huán)迭代了一堆的對象，調(diào)用它們的Update而已。
在真實世界中，Manager腳本可能會更加復(fù)雜，執(zhí)行得更慢。但是，我是個開發(fā)者——我知道我的代碼要做什么，我架構(gòu)我的Manger類時，知道可能的行為是什么，什么不會出現(xiàn)在我的游戲中。而不幸的是，Unity并不知道這些。你應(yīng)該怎么做？當然這完全視你的項目而定，但實戰(zhàn)中碰到一個游戲在單一場景中使用大量需要在每幀都執(zhí)行一些代碼的GameObject的情況并不少見。通常這看起來都是些不起眼的小代碼，似乎不會影響到任何東西，但當其數(shù)量非常巨大時，調(diào)用幾千個Update方法的開銷將變得顯著。這個時候再去修改游戲架構(gòu)，重構(gòu)這些對象為Manager樣式，可能已經(jīng)為時已晚。
你現(xiàn)在有數(shù)據(jù)了，在你開始下一個項目時考慮下吧。