Unity3D优化笔记（3）性能分析器Profiler - Unity3D | Aayu Yain = 学无止境 = 世界上大部分事，都没太大意义。真理与热爱除外

Profiler 窗口就是性能分析器的窗口，用来详细分析游戏性能。

打开 Profiler 窗口的方法：

Window——Analysis——Profiler
Ctrl+7

使用性能分析器进行分析时，其自身也是会消耗性能的。如果想获得更加准确的数据，可以使用独立性能分析器，即 Profiler (Standalone Process)。

打开 Profiler (Standalone Process) 窗口的方法：

Window——Analysis——Profiler(Standalone Process)

独立性能分析器的运行不会影响收集的数据，因此可以获得更加准确的数据。它的用法和 Profiler 窗口相同，但是启动它的时间比打开 Profiler 窗口的时间长。

# 基本使用

打开 Profiler 窗口后，运行 Unity，再点击 Profiler 窗口上方的圆形按钮，就会开始收集当前开始的每一帧的性能，再点一下那个圆形按钮，则会停止收集，此时就可以双击右上部分的一个位置选中一帧，然后看这一帧的情况，一般我们可以选择波峰的一帧，这样容易看出性能开销大的原因。也可以推动时间轴，或者点击上方圆形按钮右侧的三个按钮，查看其它帧的情况。上方的 Frame 表示当前正在查看的帧数以及收集的总帧数，例如 Frame:738/963 表示一共收集了 963 帧，当前查看的是第 738 帧。

每一项左侧的颜色方块表示该项是显示的，如果点击颜色方块，则右侧会隐藏该项的数据。

如果不要显示某个模块的数据，可以点击左上角的 “Profiler Modules”，取消勾选它，这样在性能分析器收集数据的时候，也不会收集这些数据，可以减少性能分析器的开销。如果要重新显示某个模块的数据，则勾选它即可。点击 Restore Defaults 会恢复默认的设置。

如果要清除当前收集的所有帧的数据，则可以点击上方的 “Clear”。再次点击 Profiler 窗口上方的圆形按钮，就会开始收集当前开始的每一帧的性能，再点一下那个圆形按钮，则会停止收集，此时就可以双击右上部分的一个位置选中一帧，然后看这一帧的情况。

选中一帧后，除了可以在右侧看到这一帧的情况，还可以在下方看到这一帧更加具体的情况。

要找出造成性能开销的因素，可以尝试禁用场景中的游戏对象。如果禁用后，看到性能提升了，则说明问题出在这个游戏对象身上，优化的时候就可以从它身上下手。

点击圆形按钮左侧的下拉菜单，可以选择分析什么的性能。如果选择 Play Mode，则会分析游戏在运行时的性能，如果选择 Edit Mode，则会分析编辑器模式下游戏的性能。
如果用手机的数据线成功连接到电脑，在手机上运行 Unity 的游戏，Play Mode 这里会多出该手机设备供我们选择，我们就可以分析该手机设备上运行的 Unity 项目的性能。
也可以让手机和电脑都连接同一个 wifi，这样一来，这里也会多出该手机设备供我们选择，我们就可以分析该手机设备上运行的 Unity 项目的性能。
注意，无论是用 wifi 还是数据线，构建项目时必须在 Build Settings 窗口中勾选 Development Build 和 Autoconnect Profiler。

选择上方的 Clear on Play，则在每次重新运行游戏的时候，都会清空收集的数据，以便我们重新开始收集这一次的数据。

如果要保存收集到的数据到本地，方便之后查看，可以点击右上方的图标来保存。右上方也有一个图标可以读取之前保存的数据。

# 添加自定义模块

点击小齿轮，再点击 Add，可以自定义一个新的模块，并自定义这个模块要分析的性能，且可以在上方的输入框处改名，然后点击 Save Changes 可以保存。如果要删除它，则点击 Delete Module 即可删除它，同样，点击 Save Changes 可以保存。

# Deep Profile

选择上方的 Deep Profile，然后重新启动性能分析器，则性能分析器收集数据的时候，会把所有 C# 代码中的方法的信息也收集过来。例如我们自己写的 C# 脚本，里面的方法只要被调用了，就会被收集过来，方便我们从性能分析器查看它们的性能。在 Profiler 窗口选择 CPU Usage 模块，选中一帧，然后在下面选择 Hierarchy，右侧选择 Main Thread，再在右侧的搜索栏处搜索该方法的名字，就可以找到它，并查看它的性能。

当开启深度分析后，性能分析器就会捕捉每个函数所占用的资源，包括本身执行的时间和函数内部再调用其他函数消耗的时间等等

However，如果在一个大项目里开启深度分析，由于需要监测每个函数占用的资源，所以可能会造成性能分析器卡顿，甚至崩溃。Therefore，不建议在大型形目里开启 Deep Profile

更优的做法是使用 Profiler.BeginSample 和 Profiler.EndSample 方法括住需要性能分析的代码进行分析即可

void TestHaha()
{
	Profiler.BeginSample("MyHaha");

	// Your code

	Profiler.EndSample();
}

# 调用栈（Call Stack）

调用栈（Call Stack）是计算机程序在执行过程中记录函数调用的一种数据结构。

调用栈是一个栈结构，即先进后出。它用于记录程序执行过程中，每个函数被调用的情况。

当一个函数被调用时，它的相关信息，如函数名、参数、返回地址等，会被添加进调用栈中。当该函数执行完成后，相应的信息会从调用栈中移除。通过不断添加和移除函数调用的信息，调用栈就记录了程序执行的顺序。

调用栈对于程序调试和分析非常有用。当程序出现错误或异常时，可以通过查看调用栈来确定错误发生的位置和函数调用的顺序。调试器通常会显示当前调用栈的信息，以帮助开发人员查看函数的执行过程并找出发生异常的原因。

选中 Deep Profile 右侧的 Call Stacks 按钮，这样在收集性能数据的时候，每一帧都会记录该方法的的调用栈信息。GC.Alloc、UnsafeUtility.Malloc、JobHandle.Complete 是 Unity 的方法，启用 Call Stacks 且勾选它们后，如果 Unity 有调用它们，则可以在 Hierarchy 或 Raw Hierarchy 右侧的搜索框中搜索到它们，这样就可以查看它们的性能了。

GC.Alloc 表示 GC 的内存分配情况。
UnsafeUtility.Malloc (Persistent) 用于在内存中分配指定大小的未初始化内存块。这个方法会直接在堆上分配内存，并可以绕过自动内存管理功能，需要手动管理内存的生命周期和释放。一般情况下，只有在处理非托管内存的特定场景下才会使用 UnsafeUtility.Malloc 方法。
JobHandle.Complete 表示 Job 的完成情况。这里的 Job 是指 Unity 的 Job System 的一组特定的任务。

# C# 托管内存、非托管内存、托管堆

托管内存是由垃圾回收器自动管理的内存，当达到一定量时，会由垃圾回收器自动释放它们。

托管内存存放在托管堆中。托管堆是一种用于存储和管理托管对象的内存区域。每当创建一个新的托管对象时，托管堆就会分配内存空间给这个对象，并记录这个对象的信息。当托管对象不再被引用，垃圾回收器会自动将其标记为垃圾，并在适当的时候回收其占用的内存空间。

非托管内存不会自动被回收，它们需要我们程序员写代码去管理和释放它们。

非托管内存并不固定存储在一个地方，它们往往分散存储在不同的地方，例如操作系统的内存、临时缓冲区等。

# Unity DTOS

DOTS（Data-Oriented Technology Stack）是 Unity 引擎中的一个新的编程模型和工具集。它旨在提供更高性能、更可扩展和更并行化的游戏开发体验。

DOTS 中包含了三个主要部分：

1、ECS 框架：ECS 是一种用于组织和管理游戏对象的方式。它将游戏对象分解为实体（Entity）、组件（Component）和系统（System）。这种模式更加适合于并行处理和优化，可以提高游戏性能。

2、Job System（作业系统）：Job System 允许开发者将任务并行化，利用多核处理器的能力。它通过将任务划分为小的作业（jobs）并在多个线程上并发执行来提高性能。Job System 还可以与 ECS 结合使用，使得开发者可以更好地控制游戏的行为。

3、Burst Compiler（突发编译器）：Burst Compiler 是一种高性能的 C# 编译器，可以将 C# 代码转换为高效的本机代码，以进一步提高游戏的性能。

DOTS 的目标是为游戏开发者提供更好的性能和可扩展性，并更好地利用现代硬件的并行能力。它适用于需要处理大量实体和需要高性能的游戏项目。

# 其他

点击右上角的三点，有一些选项可以选择。

Color Blind Mode 表示色盲模式，开启后会调整 Profile 窗口的颜色，照顾色盲用户。
Show Stats for 'current frame' 开启后，当点击 Frame:XXX/XXX 左侧的按钮，从而选中最后一帧，则会显示最后一帧的统计信息。
Preferences，点击后会打开 Project Settings 窗口，用于设置性能分析器的一些属性。
- Frame Count，开始收集性能的数据时，每次最多可以查看多少帧。例如数值是 300，则表示最多可以查看 300 帧。
- Show Stats for 'current frame'，勾选后，则在右上角的三点会出现 Show Stats for 'current frame' 供我们选择。
- Default recording state，选择 Enable，则重启 Unity 再打开 Profiler 窗口，如果此时的模式是 Edit Mode，则会自动开始点击圆形按钮，开始收集数据。选择 Disabled，则重启 Unity 再打开 Profiler 窗口，需要手动点击圆形按钮，才会开始收集数据。选择 Remember，则会按照当前圆形按钮是启用还是禁用来决定下一次重启 Unity 再打开 Profiler 窗口时，该圆形按钮是否启用。
- Default editor target mode on start，选择 Play Mode，则重启 Unity 再打开 Profiler 窗口，左上方会选择 Play Mode，即在播放模式下才会收集数据。如果选择 Edit Mode，则重启 Unity 再打开 Profiler 窗口，左上方会选择 Edit Mode，即在编辑器模式下收集数据。
- Custom connection ID，当有多个 Unity 项目的实例同时运行，它们都要使用性能分析器来分析性能，则可以通过这个 Custom connection ID 来区分它们。

CPU Usage 模块：

下方窗口可以选择 Timeline、Hierarchy、Raw Hierarchy。
选择 Timeline，可以通过时间轴的方式查看这一帧中 CPU 依次干了什么。
选择 Hierarchy，可以查看 CPU 在这一帧中做的事情所消耗的性能和所花费的时间。Total 表示一共占用了 CPU 使用情况的百分之几。Self 表示自身的代码占用了 CPU 使用情况的百分之几，调用其它方法的代码不算在内的。Calls 表示被调用了几次。GC Alloc 表示 GC 分配的内存，当一个对象被释放后，它 GC 分配的内存不会马上被回收，所有 GC 分配的内存的总量达到一定程度，会触发 GC，此时垃圾回收器才会把这些内存回收，不过同时也会造成游戏卡一下。Time ms 表示一共耗时多少毫秒。Self ms 表示表示自身的代码耗时多少毫秒，调用其它方法的代码不算在内的。
选择 Raw Hierarchy 比起 Hierarchy 会单独列出更多信息，Hierarchy 实际上是把这些信息合并了。

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