UGUI原理学习笔记

重要概念

• Canvas Batch:Canvas下的UI元素最终都会被Batch到同一个Mesh中，而在Batch前，会根据这些UI元素的材质（通常就是Atlas）以及渲染顺序进行重排，在不改变渲染结果的前提下，尽可能将相同材质的UI元素合并在同一个SubMesh中，从而把DrawCall降到最低。Batch的结果会被缓存复用，知道这个Canvas被标记为dirty.
• Unity官方的重要提示：当给定Canvas上的任何可绘制UI元素发生更改时，Canvas必须重新执行合批过程。此过程重新分析Canvas上的每个可绘制UI元素，不管它是否被修改。注意：更改是指影响UI元素外观的任何变动，包括修改sprite、transform的Position 和Scale、文本网格的text等等。
• Canvas嵌套：Canvas可以嵌套使用，一个子Canvas下dirty的子物体不会触发父Canvas的rebuild

网格重建因素

UI顶点属性变化会引发网格更新

• 修改Image、Text的Color属性会改变顶点的颜色UIVertex.color
• 修改RectTransform的Size、Anchor、Pivot等，会改变顶点的位置UIVertex.position
• 注意：在UGUI中颜色的变化是通过修改顶点色实现的，避免生成了新的DrawCall
• 注意：UIVertex.position记录的是本地空间下的坐标
  网格重建流程图：
  
  流程图说明：
• 该过程由CanvasUpdateRegistry监听Canvas的WillRenderCanvases上图中的1而执行，主要是对当前标记为dirty的layout和graphic执行rebuild
• 在rebuild layout前会对Layout rebuild queue中的元素依据他们在hierarchy中的层次进行排序（上图2）,排序的结果是越靠近根节点越会被优先处理。
• rebuild layout （上图3）主要是执行ILayoutElement和ILayoutController接口中的方法来计算位置，rect的大小等布局信息。
• rebuild graphic（上图4）主要是调用UpdateGeometry重建网格的顶点数据（上图5）以及调用UpdateMaterial更新CanvasRender的材质信息（上图6）

合批原理

UGUI的合批规则是进行重叠检测，然后分层合并。

• 第一步计算每个UI元素的层级号：如果由一个UI元素，它所占的矩形范围内，如果没有任何UI在它的底下那么它的层级号就是0（最底下）；如果有一个UI在其底下且该UI可以和它batch，那么它的层级号与它底下的UI层级号一样；如果有一个UI在其底下但是却无法与它batch，那么它的层级号为它底下UI的层级+1；如果有多个UI都在其下面，那么按前两种方式遍历计算所有层级号，其中最大的那个作为自己的层级号。
• 第二步合并相同层级中可以batch的元素作为一个批次，并对批次进行排序：有了层级号之后，unity会将每一次嗯的所有元素进行一排序（按照材质、纹理等信息），合并掉可以batch的元素成为一个批次。经过以上排序，就可以得到一个有序的批次序列了。这个时候Unity会再做一个优化，即如果相邻间的两个批次正好可以batch的话就会进行Batch。合批的batch数据，最后会分别放在CanvasMesh的SubMesh里

UGUI开发过程中常见问题

• 过多的GPU片段着色器使用率（如屏幕填充率过高）
• 过多的CPU时间开销再重建一个画布上
• 过多的CPU时间开销再生成顶点上（通常是文本）
• 过多的画布重建次数

优化策略

• 网格重建优化策略
• 屏幕填充率优化策略
• 合批优化策略
• 字体优化策略
• 滚动视图优化策略
• 其他优化策略

网格重建优化策略

• 使用尽可能少的UI元素：在制作UI时，一定要仔细检查UI层级，删除不必要的UI元素，这样可以减少深度排序的时间以及Rebuild的时间。
• 减少Rebuild的频率：将动态UI元素（频繁改变例如顶点、alpha、坐标、和大小等元素）与静态UI元素分离出来，放在特定的Canvas中。
• 谨慎使用UI元素的SetActive操作：因为他们会触发耗时较高的rebuild
• 谨慎使用Canvas的Pixel Perfect选项
• 谨慎使用Tiled类型的Image

屏幕填充率优化策略（OverDraw）

• 禁用不可见面板：比如当打开一个系统时如果完全挡住了另外一个系统，则可以将被遮挡住的系统面板禁用。（可以通过又该Canvas的Layer隐藏面板）
• 不要使用空的Image做按键响应：可以实现一个只在逻辑上相应Raycast但是不参与绘制的组件

using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;

public class Empty4Raycast : MaskableGraphic
{
    protected Empty4Raycast()
    {
        useLegacyMeshGeneration = false;
    }

    protected override void OnPopulateMesh(VertexHelper toFill)
    {
        toFill.Clear();
    }
}

将以上组件添加至没有Image的Obj上即可

• Polygon Mode Sprites:如果图片边缘有大片留白就会产生很多无用填充。Unity和TexturePacker目前都支持PolygonMode。也就是说将原来的举行Sprite用更加紧致的Polygon来描述。

合批策略优化（DrawCall）

• 相同层级原则：父节点下所有子节点，精良保持相同的层次结构。相同层级下的UI元素可以Batch.
• Mask组件：mask组件使用的模板缓存，mask中的UI元素无法与外界UI元素合批，Mash组件还会额外增加2个DrawCall
• 影藏的Image：Image组件中的sprite为空，都是占用DrawCalll渲染的，并且还会打断前后元素的合批。
• Screen Space-Camera模式：一个Canvas中的任何一个元素只要在屏幕中，则这个Canvas中的其他元素鸡是再屏幕外DrawCall任然不会减少 也就是说仍然会绘制。
• Hierarchy穿插重叠问题：不同图集图片尽量不要重合覆盖 会打乱合批。

字体优化策略

• Text的网格重建：Text组件被重新启用的时候，会重建Text的网格。如果含有大量文字，会造成严重的CPU开销。
• 提前生成动态字体
• 使用美术数字：游戏的分数减血等可以使用美术数字（精灵图片）来代替Text组件。
• 谨慎使用Text的Best Fit选项
• 减少长文本Tex的变动，慎用UI/Effect:描边和阴影效果都会增大斯贝德定点数。

其它优化策略

• 禁用无用的Raycast:UGUI的touch处理消耗也可能成为性能热点。因为UGUI在默认情况下会对所有可见的Graphic组件调用Raycast.对于不需要接受touch时间的Graphic一定要禁用raycast
• OverrideSorting：子Canvas中的OverrideSorting属性将会造成Graphic Raycast测试停止遍历Transform层级。
• UI对象的坐标Z值：Z值不为零的时候会影响对象渲染顺序并不能合批
• CanvasGroup的使用

优化工具

• Profiler
• FrameDebug