unity-performance

Unity 性能优化

概述

采用系统化方法分析和优化 Unity 游戏。涵盖性能分析工具、CPU/GPU 优化、内存管理、渲染优化和平台特定注意事项。

性能分析工具

工具	显示内容	使用时机
Unity Profiler	每帧的 CPU、GPU、内存、音频和物理数据	处理任何性能问题时的第一站
Frame Debugger	绘制调用细分、着色器/材质状态	渲染瓶颈
Memory Profiler	堆快照、纹理/网格内存	内存泄漏、内存膨胀
Profile Analyzer	对比采集数据、统计分析	优化前后对比
Physics Debugger	碰撞体可视化、接触点	物理性能

Profiler 工作流

1. 启用 Development Build 和 Autoconnect Profiler 进行构建
2. 在目标设备上进行性能分析（不要在 Editor 中进行——Editor 的额外开销会扭曲结果）
3. 确定瓶颈类别：受 CPU 限制、受 GPU 限制，或内存压力
4. 深入分析导致问题的具体系统
5. 优化后重新进行性能分析并比较

读取 Profiler

If frame time > 16.6ms (60 FPS target):
  CPU timeline > GPU timeline -> CPU-bound
  GPU timeline > CPU timeline -> GPU-bound
  GC.Alloc column shows per-frame allocations -> GC pressure

留意尖峰（单帧异常）与持续高耗时（基准负载过重）的区别。

CPU 优化

减少每帧分配（GC）

反模式	修复方法
在 Update 中使用 string + string	使用 StringBuilder 或缓存结果
每帧执行 new List<T>()	只分配一次，然后用 Clear() 清空并复用
在热点路径中使用 LINQ	改用手动循环
每帧调用 GetComponent<T>()	在 Awake/Start 中缓存
每帧调用 GameObject.Find()	缓存引用或使用事件
对非泛型集合使用 foreach	使用 for 循环或泛型集合
SendMessage() / BroadcastMessage()	使用直接调用、事件或接口
装箱值类型	使用泛型集合，避免转换为 object

对象池

public class ObjectPool<T> where T : Component
{
    readonly Queue<T> _pool = new();
    readonly T _prefab;
    readonly Transform _parent;

    public ObjectPool(T prefab, int preWarm, Transform parent = null)
    {
        _prefab = prefab;
        _parent = parent;
        for (int i = 0; i < preWarm; i++)
            _pool.Enqueue(CreateInstance());
    }

    public T Get(Vector3 position, Quaternion rotation)
    {
        var obj = _pool.Count > 0 ? _pool.Dequeue() : CreateInstance();
        obj.transform.SetPositionAndRotation(position, rotation);
        obj.gameObject.SetActive(true);
        return obj;
    }

    public void Return(T obj)
    {
        obj.gameObject.SetActive(false);
        _pool.Enqueue(obj);
    }

    T CreateInstance()
    {
        var obj = Object.Instantiate(_prefab, _parent);
        obj.gameObject.SetActive(false);
        return obj;
    }
}

对频繁实例化/销毁的对象使用对象池，例如子弹、粒子、敌人和 UI 元素。Unity 2021+ 还内置了 UnityEngine.Pool.ObjectPool<T>。

Update 优化

技术	说明
错开更新	不要每帧更新所有 AI；使用分组轮询
基于距离的 LOD	降低远处对象的更新频率
事件驱动	尽可能用事件替代轮询
禁用未使用的脚本	对屏幕外组件设置 enabled = false
使用 InvokeRepeating	用于定期检查（比让协程挂起更省开销）

GPU / 渲染优化

减少绘制调用

技术	方法	节省效果
静态合批	将不移动的对象标记为 Static	在构建时合并网格
动态合批	自动处理小型网格（<300 顶点）	仅适用于 URP/Built-in
GPU 实例化	为重复对象启用材质实例化	树木、草地、岩石
SRP Batcher	URP/HDRP 中默认启用	减少 SetPass 调用
纹理图集	将纹理合并到图集中	减少材质切换
网格合并	在运行时使用 CombineMeshes()	自定义合批

LOD（细节层次）

LOD Group Setup:
  LOD 0 (0-30%):  Full-detail mesh (5000 tris)
  LOD 1 (30-60%): Medium mesh (2000 tris)
  LOD 2 (60-90%): Low mesh (500 tris)
  Culled (90%+):  Not rendered

网格可以使用 LOD，同时也要减少远处对象的脚本复杂度、粒子数量和物理计算。

遮挡剔除

为室内或复杂场景烘焙遮挡数据。将大型静态遮挡物（墙壁、地板）标记为遮挡物。根据场景规模配置单元格大小。使用 Occlusion Culling 窗口进行可视化和测试。

着色器优化

问题	解决方案
片元着色器过于复杂	减少纹理采样次数，简化数学运算
过度绘制	尽量减少透明对象，尽可能使用不透明对象
变体过多	在构建设置中剔除未使用的着色器变体
后处理开销过大	在移动端禁用效果，改用开销更低的替代方案

内存管理

常见内存问题

问题	症状	修复方法
纹理臃肿	内存占用高，加载时间长	压缩纹理，并按平台降低最大尺寸
已卸载的场景仍持有引用	内存随时间不断增长	场景切换后使用 Resources.UnloadUnusedAssets()
未释放 Addressables	资源包仍留在内存中	调用 Addressables.Release(handle)
音频剪辑未压缩	内存占用巨大	音乐使用内存压缩；音效在加载时解压
网格启用了读/写	每个网格的内存占用翻倍	如果运行时不需要读/写，则将其禁用

各平台的纹理压缩

平台	格式	备注
PC/Console	BC7 (DXT)	质量与大小的比率最佳
Android	ASTC 6x6	通用格式，质量可调
iOS	ASTC 6x6	与 Android 相同
WebGL	ETC2 / DXT	取决于目标 GPU

在纹理导入设置中使用“Override for [Platform]”。将纹理最大尺寸设为所需的最小值（UI 图标为 512，道具为 1024，主视觉资源为 2048）。

平台特定注意事项

平台	主要限制
Mobile	热降频、内存有限、电池消耗、受填充率限制
WebGL	不支持线程（Unity 6 之前），下载体积大，不支持计算着色器
Console	认证要求、硬件固定、内存预算
VR/XR	最低 72-90 FPS、立体渲染开销、帧率下降会导致晕动症

Addressables 和资源加载

使用 Addressables 异步加载资源，避免加载时卡顿：

// Preload during loading screen
var handle = Addressables.LoadAssetAsync<GameObject>("enemy_boss");
await handle;

// Release when done
Addressables.Release(handle);

使用 Addressable 组控制资源包粒度。将不常使用的资源标记为远程／按需加载。使用 Addressables Event Viewer 分析资源包内存占用。

快速优化检查清单

• 在目标设备上分析性能，而不是在 Editor 中分析
• 游戏逻辑代码中每帧 GC 分配为零
• 为所有频繁生成的对象使用对象池
• 为静态对象启用静态批处理
• 为所有会在不同距离下显示的 3D 模型设置 LOD 组
• 按平台压缩纹理，并设置合适的最大尺寸
• 禁用运行时不会修改的网格和纹理的读/写
• 为音频剪辑设置合适的压缩选项
• 为室内／复杂场景烘焙遮挡剔除
• 在构建设置中剥离着色器变体

更多资源

参考文件

• references/profiling-deep-dive.md -- Profiler 高级用法、内存分析器快照、逐帧分析、自定义 Profiler 标记、自动化性能测试、构建体积分析、ECS/DOTS 性能模式