Unity优化大全（一）之CPU-DrawCall- Batching

前言：

   首先我们要讲的是CPU方面的优化，其主要会包括以下方面，之后会不断完善。在这里你要知道一点，CPU是负责频率的！

• DrawCalls（DC回调）
• GC（内存回收）和Script
•  

  VSync Count （垂直同步）

• Physics
• 日后会不断补上

进入主题

    

     总算真正进入主题了，当然进入主题的一节内容肯定要有深意哦，因此接下来讲的是DrawCalls,以前我听我河南室友说过一句话，得中原者得天下，其实在Unity优化方面，精通DrawCalls优化的大神，虽然不能得天下，但是你可以得Unity优化的四分之一的天下，甚至更多哦  ，由此可见它的重要性。

       首先我来简单讲讲什么是DC吧，这是我在一篇写的很好的博客上看到的，他是这样讲的，DC就是在每次绘图前，我们都需要先准备好顶点数据（位置、法线、颜色、纹理坐标，切线等），然后调用一系列API把它们放到GPU可以访问到的指定位置，最后，我们需要调用_glDraw*命令，来告诉GPU，“嘿嘿，我把东西都准备好了，你个懒家伙赶紧出来干活（渲染）吧！”。而调用_glDraw*命令的时候，就是一次DC。那么为什么DC会成为性能瓶颈呢（而且是CPU的瓶颈）？上面说到过，我们想要绘制图像时，就一定需要调用DC，而这DC就是在CPU下执行的。

    

     前面说过了，DC是CPU调用底层图形接口。比如有上千个物体，每一个的渲染都需要去调用一次底层接口，而每一次的调用CPU都需要做很多工作，那么CPU必然不堪重负。但是对于GPU来说，图形处理的工作量是一样的。所以对DC的优化，主要就是为了尽量解放CPU在调用图形接口上的开销。所以针对DC我们主要的思路就是每个物体尽量减少渲染次数，多个物体最好一起渲染。所以，按照这个思路就有了以下几个方案：

1. 使用DC Batching，也就是描绘调用批处理。Unity在运行时可以将一些物体进行合并，从而用一个描绘调用来渲染他们。具体下面会介绍。
2. 通过把纹理打包成图集来尽量减少材质的使用。
3. 尽量少的使用反光，阴影啦之类的，因为那会使物体多次渲染。

4. 使用Occlusion Culling算法，减少可见的物体数量同时也可以减少Draw Call。

5. 删除不必要的Shader中的Pass通道，因为一个Pass对应一个DC。

6. 日后会不断补上。

一、DC Batching（DC批处理）

        首先我们要先理解为何2个没有使用相同材质的物体即使使用批处理，也无法实现DC数量的下降和性能上的提升。因为被“批处理”的2个物体的网格模型需要使用相同材质的目的，也就是材质使用同一个Shader,同时Shader属性也要一相同，属性分为好多种，在这里可能大家对纹和颜色用的最多，这里就主要说说纹理吧，对于两个不同纹理的材质可以将纹理打包成图集，这样我们就可以只用一个材质来代替之前的2个材质了。而Draw Call Batching本身，也还会细分为2种，一种是Dynamic Batching 动态批处理，另一种是Static Batching 静态批处理。

      Dynamic Batching 动态批处理

       在这里我们首先要知道，如果动态物体共用着相同的材质，那么Unity会自动对这些物体进行批处理，而且动态批处理操作是自动完成的，并不需要你进行额外的操作。

      在这里我用例子来说明：

    我们在场景里放两个物体，他们使用同一个材质，根本就是同一个Shader,里面的属性都相同，如下所示：

  

我只是运行下程序，什么也没做处理，你会发现其Saved By Batching为1，也就是减少了一个DC.

在这里再看看VBO（顶点缓冲对象Vertex Buffer Objects-是让APP存储和操作GPU内存中数据的一种机制，当GPU处理数据时，不需要从CPU内存中读取，可以节约内存带宽） Total的值是207.2KB,这与场景里没放物体207.2KB一样大小，这说明了动态批处理不仅优化了CPU的DC，还有优化了Memory(内存)大小！！！！！！

注意：

     如像笔者所言， 动态批处理这么好，那动态批处理做起来不是很容易，那还为什么要有静态批处理（接下来会解答），现在来讲讲为什么不容易，因为要时时刻刻注意以下几点：

1.批处理动态物体需要在每个顶点上进行一定的开销，所以动态批处理仅支持小于900顶点的网格物体，如果你的着色器使用顶点位置，法线和UV值三种属性，那么你只能批处理300顶点以下的物体；请注意：属性数量的限制可能会在将来进行改变。

2.（1）所有统一缩放的物体但是尺度不一样的不会进行批处理，比如（1,1,1）尺度为1，（2,2,2）尺度为2，（n,n,n）尺度为n在一起不会进行批处理，如图所示：

但是统一缩放的尺度一样的就会进行动态批处理，比如都是（1,1,1）尺度为1，或者都是（2,2,2）尺度为2，或都是（n,n,n）尺度为n的能进行动态批处理，如下图所示：

       这块好多人都没讲明白，希望这里可以解惑大多数还处在迷惑的小鸟！还有一点就是统一缩放有些新手不懂，就比如基于（1,1,1），如果想x,y,z,缩放相同的倍数就是统一缩放，如（2,2,2,）就是统一缩放。有一点让我感到很奇怪的要说明下，Unity自带的球体和胶囊体在我测试下貌似不会动态批处理，结果我又测试了下从3dMax下导入球体和胶囊体也不会进行动态批处理。其实这点还有待考证！

（2）统一缩放的物体不会与非统一缩放的物体进行批处理，比如（1,1,1）和（1,2,2）就不会动态批处理，如下图所示：

那比如三个物体，（1，1,1），（1，1,1），（1,2,2），虽然统一缩放的物体不会与非统一缩放的物体进行批处理，但是不会影响其中能批处理的物理，但但是这里的（1,1,1）和（1,1,1）却受到会影响，不会进行批处理，如图所示：

1. 你会看到两条红线所指的物体就没被批处理！！！！！！！这是大部分网上绝大部分文章所没涉及的内容。
2. 但你放四个物体（1，1,1），（1，1,1），（1，1,1），（1,2,2），你又会发现，居然节省了一个DC,尼玛，坑！
3. 
   

        呵呵，吓你一大跳吧！笔者有通过放4个（1,1,1）和5个（1,1,1），发现分别减少DC为2和3，这就说明，当统一缩放的物体和非统一缩放的物体放在一起进行批处理，如果相同统一缩放尺度一样的物体为n>2时，可以减少DC为n-2；同样当统一缩放的物体和非统一缩放的物体放在一起进行批处理，如果非统一缩放（没有尺度可言）一样的物体为n>2时，可以减少DC为n-2，如（1,1,1），（1,2,3），（1,2,2），（1,2,2）其减少的DC为1.

（3）全都是非同一缩放的物体会进行动态批处理，如下图所示三个物体（1,1,2），（1,1,2），（1,2,3）：

3.使用不同材质的实例化物体（instance）将会导致批处理失败。

4.拥有lightmap的物体含有额外（隐藏）的材质属性，比如：lightmap的偏移和缩放系数等。所以，拥有lightmap的物体将不会进行批处理（除非他们指向lightmap的同一部分）。

5.多通道的shader会妨碍批处理操作。比如，几乎unity中所有的着色器在前向渲染中都支持多个光源，并为它们有效地开辟多个通道。

6.预设体的实例会自动地使用相同的网格模型和材质。

     Static Batching 静态批处理

     呵呵，动态批处理貌似需要注意的地方写的有点多了，现在来谈谈静态批处理吧，首先说下他的原理吧，我们进行静态批处理时，其网格会合并，这也是进行静态批处理的一个重要过程，这样他们就是用同一个网格，再加上使用同一个材质进行批处理了！同时静态批处理没动态批处理那么多要注意的地方，只要是使用同一个材质且批处理的物体不动，同时勾上Static就行！是不是很容易了哦？现在我们就来试验下。如下图所示,三个物体：

    

看到了没，减少了2个DC，但是你要注意一点经我测试VBO由原来的207.2KB变为214.6KB,这里不同的物体测试的结果不同，内存有小小的提高，如果你的场景里有1000个物体使用同一材质的物体同批处理，内存就会大幅度上升，有些文章说会提升1000倍，我测试测试了下100个物体，觉得不会提升的那么多，但是会是内存升高很多没错，甚至导致你游戏运行卡顿，因此这种时候用内存去换性能，明显是个不理智的选择。所以我得了一些小总结：

• 能用动态批处理就尽量用动态批处理，但是请小心上面提到的各种注意事项。
  
• 当使用静态批处理，得时刻小心对内存的消耗。
• 对于游戏中的小道具，例如可以捡拾的武器，药水等，可以使用动态批处理。
  
• 对于包含动画的这类物体，我们无法全部使用静态批处理，但其中如果有不动的部分，可以把这部分标识成“Static”，使用静态批处理！

注意：

      1.千万不要以为，静态批处理只要材质一样就行，笔者我还发现，Light还会对DC有影响，比如一下结论是我经过反复测试的出来的，如有疑问，自己也可以测试下哦。

      假如有四个物体，假如静态批处理成功，DC应该为2.
    （1）、在平行光和区域光的照射下（Render Mode为任何情况下）DC为2；
    （2）、在点光源和聚光灯的照射下（Render Mode 为Important和Auto情况下）DC为6,也就是四个物体被再照射一次,且再次照射后的物体静态批处理失效。