UGUI源码剖析（1）：基础架构——UIBehaviour与Graphic的核心职责与生命周期

Unity的UGUI系统，其所有UI组件都构建于一个共享的基础架构之上。这个架构的核心，由两个基类UIBehaviour和Graphic奠定。深入理解这两个类的设计意图、API约定和在UGUI系统中的角色，是剖析所有上层UI组件实现原理的前提。本章将对这两个核心基类的源代码进行深度解读。

1. UIBehaviour：UI组件的生命周期管理与事件回调扩展

UIBehaviour位于UnityEngine.EventSystems命名空间，是所有UI组件的基础行为类。它继承自MonoBehaviour，其主要设计目标是规范化UI组件的生命周期，并为其扩展一套UGUI系统专属的回调接口。

1.1 标准生命周期的虚方法化

UIBehaviour将MonoBehaviour的核心生命周期函数，如Awake, OnEnable, Start, OnDisable, OnDestroy，全部重新声明为protected virtual方法。

技术解读：
这一设计的核心目的是为了在深层继承体系中，确保基类逻辑的稳定执行。在C#中，如果子类定义了一个与基类同名的private或protected生命周期方法，它会“隐藏（hide）”而非“覆写（override）”基类的方法，这可能导致基类中重要的初始化或清理逻辑被意外跳过。通过将这些方法virtual化，UIBehaviour强制要求所有子类必须使用override关键字来扩展其行为，从而建立了一个可预测、可维护的生命周期调用链。这对于构建一个庞大而稳定的框架至关重要。

1.2 UGUI专属生命周期回调的引入

UIBehaviour最核心的贡献，是定义了一系列标准MonoBehaviour所没有的、与UI渲染和布局管线深度相关的回调函数。这些回调构成了UI组件与UGUI系统其他部分（如Canvas, LayoutRebuilder）进行通信的基础。

        protected virtual void OnRectTransformDimensionsChange()
        {}

        protected virtual void OnBeforeTransformParentChanged()
        {}

        protected virtual void OnTransformParentChanged()
        {}

        protected virtual void OnDidApplyAnimationProperties()
        {}

        protected virtual void OnCanvasGroupChanged()
        {}

        protected virtual void OnCanvasHierarchyChanged()
        {}

• protected virtual void OnRectTransformDimensionsChange():
  触发时机：当组件所附加的RectTransform的尺寸（rect.size）发生变化时调用。
  作用：这是UI组件响应布局变化的核心入口。当父容器尺寸改变、锚点设置或布局组件（LayoutGroup）的作用导致自身尺寸变化时，此回调被触发，UI组件可以执行重新计算顶点、调整子对象等操作。
• protected virtual void OnBeforeTransformParentChanged() / OnTransformParentChanged():
  触发时机：在UI元素的父Transform即将改变之前和改变之后调用。
  作用：这组回调在UGUI中至关重要，因为一个UI元素的有效Canvas是由其在Transform层级树中的父级链决定的。当父对象改变时，组件可能需要从旧的Canvas中注销（unregister），并在归属于新的Canvas后重新注册（register）和刷新状态。
• protected virtual void OnCanvasGroupChanged():
  触发时机：当层级树中任意一个父级的CanvasGroup组件的属性（如alpha, interactable, blocksRaycasts）发生变化时，该CanvasGroup下的所有子UIBehaviour都会收到此回调。
  作用：允许子元素响应上层CanvasGroup的状态变化，例如，当父级变得不可交互时，子按钮可以改变自己的外观。
• protected virtual void OnCanvasHierarchyChanged():
  触发时机：当组件所在的Canvas层级结构发生任何可能影响渲染状态的变化时调用（例如，父Canvas被启用/禁用，或嵌套Canvas的排序被覆盖）。
  作用：为组件提供一个捕获上层Canvas状态变更的通用通知机制。

2. Graphic：可视元素的渲染管线与交互接口

Graphic类继承自UIBehaviour，是所有可绘制UI组件（如Image, Text, RawImage）的抽象基类。它定义了UGUI元素从数据到像素的完整渲染管线，以及响应用户输入的交互接口。

2.1 核心职责：网格生成

Graphic类的根本职责，是通过填充顶点数据来定义其视觉形态。这一职责由一个核心的虚方法承担：

/// <summary>
/// 当需要重新生成网格时调用此方法
/// </summary>
/// <param name="vh">顶点助手，用于构建网格数据</param>
protected virtual void OnPopulateMesh(VertexHelper vh)
{
    // 获取经过像素对齐调整后的矩形区域
    // 这确保了UI元素在屏幕上精确对齐像素
    var r = GetPixelAdjustedRect();
    // 创建一个Vector4来存储矩形的边界坐标
    // x:左边界, y:下边界, z:右边界, w:上边界
    var v = new Vector4(r.x, r.y, r.x + r.width, r.y + r.height);
    Color32 color32 = color;
    // 清除之前的所有顶点数据，准备重新构建
    vh.Clear();
    // 添加四个顶点来构成一个矩形（按逆时针顺序）
    // 第一个顶点：左下角 (0,0)
    vh.AddVert(new Vector3(v.x, v.y), color32, new Vector2(0f, 0f));
    // 第二个顶点：左上角 (0,1)
    vh.AddVert(new Vector3(v.x, v.w), color32, new Vector2(0f, 1f));
    // 第三个顶点：右上角 (1,1)
    vh.AddVert(new Vector3(v.z, v.w), color32, new Vector2(1f, 1f));
    // 第四个顶点：右下角 (1,0)
    vh.AddVert(new Vector3(v.z, v.y), color32, new Vector2(1f, 0f));
    // 添加两个三角形来构成矩形
    // 第一个三角形：顶点0-1-2（左下-左上-右上）
    vh.AddTriangle(0, 1, 2);
    // 第二个三角形：顶点2-3-0（右上-右下-左下）
    // 这样就形成了一个完整的矩形网格
    vh.AddTriangle(2, 3, 0);
}

• protected virtual void OnPopulateMesh(VertexHelper vh
  技术解读：这是Graphic子类必须覆写的核心方法。VertexHelper是一个工具类，用于高效地构建和操作顶点数据列表。子类（如Image）需要在这个回调中，根据自身的属性（如sprite, color, type）和RectTransform的尺寸，计算出所有顶点的位置（position）、颜色（color）、UV坐标（uv0）等信息，并通过vh.AddVert()和vh.AddTriangle()等方法，将其填充到VertexHelper中。这个过程，就是将UI组件的“属性”数据，程序化地转换为可被GPU渲染的“几何”数据的过程。

2.2 性能核心：增量更新的“Dirty”系统

为了避免在每一帧都重新生成所有UI元素的网格，UGUI采用了一套基于“脏标记（Dirty Flag）”的增量更新机制。Graphic类是这套系统的核心执行者。

• SetVerticesDirty(): 当影响几何形状的属性（如color, rectTransform.rect）变化时调用。
• SetLayoutDirty(): 当影响布局的属性变化时调用，它会通过LayoutRebuilder标记对应的RectTransform需要重新计算布局。
• SetMaterialDirty(): 当材质（material）属性变化时调用。

技术解读：当一个Graphic被标记为“Dirty”后，它会被注册到CanvasUpdateRegistry中。Canvas的渲染循环会在适当的阶段（如CanvasUpdate.PreRender），只对那些被注册的“Dirty”元素调用其Rebuild方法，进而触发UpdateGeometry（调用OnPopulateMesh）或UpdateMaterial。这种机制，确保了只有发生变化的UI元素才会被重新计算和提交渲染数据，是UGUI的核心性能优化之一。

2.3 交互接口：射线检测 (Raycasting)

Graphic不仅负责“画”，还负责“感知”。它定义了UI元素如何响应来自EventSystem的射线检测。

• public virtual bool raycastTarget: 一个布尔属性，用于控制该Graphic是否参与射线检测。
• public virtual bool Raycast(Vector2 sp, Camera eventCamera):GraphicRaycaster会调用此方法，以确定给定的屏幕点是否命中了该Graphic。默认实现是检查点是否在RectTransform的矩形区域内，同时会向上遍历Transform层级树，检查是否存在ICanvasRaycastFilter（如CanvasGroup）来阻挡射线。

技术解读：关闭不必要元素的raycastTarget属性，可以有效减少GraphicRaycaster在每一帧需要检测的元素数量，是UI性能优化的一个重要手段。通过覆写Raycast方法，可以实现自定义形状的点击检测（例如，只在图片的非透明区域响应点击）。

2.4 与Canvas系统的集成

Graphic通过一系列机制，将自身深度集成到Canvas的渲染和更新管线中。

• 注册机制: 在OnEnable时，Graphic会通过GraphicRegistry.RegisterGraphicForCanvas将自己注册到所属的Canvas。在OnDisable或OnDestroy时则会注销。这使得Canvas能够维护一个当前所有活动Graphic的列表。
• 组件缓存: Graphic内部缓存了对rectTransform, canvas, canvasRenderer等必要组件的引用，避免了在运行时频繁调用GetComponent所带来的性能开销。
• ICanvasElement接口实现: Graphic通过实现ICanvasElement接口，获得了Rebuild, LayoutComplete, GraphicUpdateComplete等回调方法。这使得它可以被CanvasUpdateRegistry统一管理，并以正确的顺序，参与到Canvas在WillRenderCanvases事件驱动的、多阶段（Layout, Rebuild, Render）更新循环中。

通过对UIBehaviour和Graphic这两个基类的源代码级分析，我们揭示了UGUI框架的底层设计原则。UIBehaviour通过虚方法化和扩展MonoBehaviour的生命周期，为所有UI组件建立了统一、可预测的行为规范。Graphic则在此基础之上，定义了一套完整的、从程序化网格生成到增量式渲染更新，再到响应用户输入的渲染与交互管线。

这两个类，是理解所有上层UGUI组件（如Image, Text, Selectable）实现原理的基石。掌握了它们的设计思想和工作机制，就等于掌握了解析整个UGUI系统的钥匙。