unity3D記憶體機制

阿新 • • 發佈：2019-01-08

最近網友通過網站搜尋Unity3D在手機及其他平臺下佔用記憶體太大. 這裡寫下關於unity3d對於記憶體的管理與優化.

Unity3D 裡有兩種動態載入機制：一個是Resources.Load，另外一個通過AssetBundle,其實兩者區別不大。 Resources.Load就是從一個預設打程序序包裡的AssetBundle里加載資源，而一般AssetBundle檔案需要你自己建立，執行時動態載入，可以指定路徑和來源的。

其實場景裡所有靜態的物件也有這麼一個載入過程，只是Unity3D後臺替你自動完成了。

詳細說一下細節概念：
AssetBundle執行時載入:
來自檔案就用CreateFromFile(注意這種方法只能用於standalone程式）這是最快的載入方法
也可以來自Memory,用CreateFromMemory(byte[]),這個byte[]可以來自檔案讀取的緩衝，www的下載或者其他可能的方式。
其實WWW的assetBundle就是內部資料讀取完後自動建立了一個assetBundle而已
Create完以後，等於把硬碟或者網路的一個檔案讀到記憶體一個區域，這時候只是個AssetBundle記憶體映象資料塊，還沒有Assets的概念。
Assets載入:
用AssetBundle.Load(同Resources.Load) 這才會從AssetBundle的記憶體映象裡讀取並建立一個Asset物件，建立Asset物件同時也會分配相應記憶體用於存放(反序列化)
非同步讀取用AssetBundle.LoadAsync
也可以一次讀取多個用AssetBundle.LoadAll
AssetBundle的釋放：
AssetBundle.Unload(flase)是釋放AssetBundle檔案的記憶體映象，不包含Load建立的Asset記憶體物件。
AssetBundle.Unload(true)是釋放那個AssetBundle檔案記憶體映象和並銷燬所有用Load建立的Asset記憶體物件。

一個Prefab從assetBundle裡Load出來裡面可能包括：Gameobject transform mesh texture material shader script和各種其他Assets。
你 Instaniate一個Prefab，是一個對Assets進行Clone(複製)+引用結合的過程，GameObject transform 是Clone是新生成的。其他mesh / texture / material / shader 等，這其中些是純引用的關係的，包括：Texture和TerrainData，還有引用和複製同時存在的，包括：Mesh/material /PhysicMaterial。引用的Asset物件不會被複制，只是一個簡單的指標指向已經Load的Asset物件。這種含糊的引用加克隆的混合，大概是搞糊塗大多數人的主要原因。
專門要提一下的是一個特殊的東西：Script Asset，看起來很奇怪，Unity裡每個Script都是一個封閉的Class定義而已,並沒有寫呼叫程式碼，光Class的定義指令碼是不會工作的。其實Unity引擎就是那個呼叫程式碼，Clone一個script asset等於new一個class例項，例項才會完成工作。把他掛到Unity主執行緒的呼叫鏈裡去，Class例項裡的OnUpdate OnStart等才會被執行。多個物體掛同一個指令碼，其實就是在多個物體上掛了那個指令碼類的多個例項而已，這樣就好理解了。在new class這個過程中，資料區是複製的，程式碼區是共享的，算是一種特殊的複製+引用關係。
你可以再Instaniate一個同樣的Prefab,還是這套mesh/texture/material/shader...，這時候會有新的GameObject等，但是不會建立新的引用物件比如Texture.
所以你Load出來的Assets其實就是個資料來源，用於生成新物件或者被引用，生成的過程可能是複製（clone)也可能是引用（指標）
當你Destroy一個例項時，只是釋放那些Clone物件，並不會釋放引用物件和Clone的資料來源物件，Destroy並不知道是否還有別的object在引用那些物件。
等到沒有任何遊戲場景物體在用這些Assets以後，這些assets就成了沒有引用的遊離資料塊了，是UnusedAssets了，這時候就可以通過 Resources.UnloadUnusedAssets來釋放,Destroy不能完成這個任務，AssetBundle.Unload(false)也不行，AssetBundle.Unload(true)可以但不安全，除非你很清楚沒有任何物件在用這些Assets了。
配個圖加深理解：

Unity3D佔用記憶體太大怎麼解決呢?

雖然都叫Asset，但複製的和引用的是不一樣的，這點被Unity的暗黑技術細節掩蓋了，需要自己去理解。

關於記憶體管理
按照傳統的程式設計思維，最好的方法是：自己維護所有物件，用一個Queue來儲存所有object,不用時該Destory的，該Unload的自己處理。
但這樣在C# .net框架底下有點沒必要，而且很麻煩。
穩妥起見你可以這樣管理

建立時：
先建立一個AssetBundle,無論是從www還是檔案還是memory
用AssetBundle.load載入需要的asset
載入完後立即AssetBundle.Unload(false),釋放AssetBundle檔案本身的記憶體映象，但不銷燬載入的Asset物件。（這樣你不用儲存AssetBundle的引用並且可以立即釋放一部分記憶體）
釋放時：
如果有Instantiate的物件，用Destroy進行銷燬
在合適的地方呼叫Resources.UnloadUnusedAssets,釋放已經沒有引用的Asset.
如果需要立即釋放記憶體加上GC.Collect()，否則記憶體未必會立即被釋放，有時候可能導致記憶體佔用過多而引發異常。
這樣可以保證記憶體始終被及時釋放，佔用量最少。也不需要對每個載入的物件進行引用。

當然這並不是唯一的方法，只要遵循載入和釋放的原理，任何做法都是可以的。

系統在載入新場景時，所有的記憶體物件都會被自動銷燬，包括你用AssetBundle.Load載入的物件和Instaniate克隆的。但是不包括AssetBundle檔案自身的記憶體映象，那個必須要用Unload來釋放，用.net的術語，這種資料快取是非託管的。

總結一下各種載入和初始化的用法:
AssetBundle.CreateFrom.....：建立一個AssetBundle記憶體映象，注意同一個assetBundle檔案在沒有Unload之前不能再次被使用
WWW.AssetBundle：同上，當然要先new一個再 yield return 然後才能使用
AssetBundle.Load(name)：從AssetBundle讀取一個指定名稱的Asset並生成Asset記憶體物件，如果多次Load同名物件，除第一次外都只會返回已經生成的Asset 物件，也就是說多次Load一個Asset並不會生成多個副本（singleton）。
Resources.Load(path&name)：同上,只是從預設的位置載入。
Instantiate（object)：Clone 一個object的完整結構，包括其所有Component和子物體（詳見官方文件）,淺Copy，並不複製所有引用型別。有個特別用法，雖然很少這樣用，其實可以用Instantiate來完整的拷貝一個引用型別的Asset,比如Texture等，要拷貝的Texture必須型別設定為 Read/Write able。

總結一下各種釋放
Destroy: 主要用於銷燬克隆物件，也可以用於場景內的靜態物體，不會自動釋放該物件的所有引用。雖然也可以用於Asset,但是概念不一樣要小心，如果用於銷燬從文件載入的Asset物件會銷燬相應的資原始檔！但是如果銷燬的Asset是Copy的或者用指令碼動態生成的，只會銷燬記憶體物件。
AssetBundle.Unload(false):釋放AssetBundle檔案記憶體映象
AssetBundle.Unload(true):釋放AssetBundle檔案記憶體映象同時銷燬所有已經Load的Assets記憶體物件
Reources.UnloadAsset(Object):顯式的釋放已載入的Asset物件，只能解除安裝磁碟檔案載入的Asset物件
Resources.UnloadUnusedAssets:用於釋放所有沒有引用的Asset物件
GC.Collect()強制垃圾收集器立即釋放記憶體 Unity的GC功能不算好，沒把握的時候就強制呼叫一下

在3.5.2之前好像Unity不能顯式的釋放Asset

舉兩個例子幫助理解
例子1：
一個常見的錯誤：你從某個AssetBundle裡Load了一個prefab並克隆之：obj = Instaniate(AssetBundle1.Load('MyPrefab”);
這個prefab比如是個npc
然後你不需要他的時候你用了：Destroy(obj);你以為就釋放乾淨了
其實這時候只是釋放了Clone物件，通過Load載入的所有引用、非引用Assets物件全都靜靜靜的躺在記憶體裡。
這種情況應該在Destroy以後用：AssetBundle1.Unload(true)，徹底釋放乾淨。
如果這個AssetBundle1是要反覆讀取的不方便Unload，那可以在Destroy以後用：Resources.UnloadUnusedAssets()把所有和這個npc有關的Asset都銷燬。
當然如果這個NPC也是要頻繁建立銷燬的那就應該讓那些Assets呆在記憶體裡以加速遊戲體驗。
由此可以解釋另一個之前有人提過的話題：為什麼第一次Instaniate 一個Prefab的時候都會卡一下，因為在你第一次Instaniate之前，相應的Asset物件還沒有被建立，要載入系統內建的 AssetBundle並建立Assets,第一次以後你雖然Destroy了，但Prefab的Assets物件都還在記憶體裡，所以就很快了。

順便提一下幾種載入方式的區別:
其實存在3種載入方式：
一是靜態引用，建一個public的變數，在Inspector裡把prefab拉上去，用的時候instantiate
二是Resource.Load，Load以後instantiate
三是AssetBundle.Load,Load以後instantiate
三種方式有細節差異，前兩種方式，引用物件texture是在instantiate時載入，而assetBundle.Load會把perfab的全部assets 都載入，instantiate時只是生成Clone。所以前兩種方式，除非你提前載入相關引用物件，否則第一次instantiate時會包含載入引用 assets的操作，導致第一次載入的lag。

例子2：
從磁碟讀取一個1.unity3d檔案到記憶體並建立一個AssetBundle1物件
AssetBundle AssetBundle1 = AssetBundle.CreateFromFile("1.unity3d");
從AssetBundle1裡讀取並建立一個Texture Asset,把obj1的主貼圖指向它
obj1.renderer.material.mainTexture = AssetBundle1.Load("wall") as Texture;
把obj2的主貼圖也指向同一個Texture Asset
obj2.renderer.material.mainTexture =obj1.renderer.material.mainTexture;
Texture是引用物件，永遠不會有自動複製的情況出現(除非你真需要，用程式碼自己實現copy)，只會是建立和新增引用
如果繼續：
AssetBundle1.Unload(true) 那obj1和obj2都變成黑的了，因為指向的Texture Asset沒了
如果：
AssetBundle1.Unload(false) 那obj1和obj2不變，只是AssetBundle1的記憶體映象釋放了
繼續：
Destroy(obj1),//obj1被釋放，但並不會釋放剛才Load的Texture
如果這時候：
Resources.UnloadUnusedAssets();
不會有任何記憶體釋放因為Texture asset還被obj2用著
如果
Destroy(obj2)
obj2被釋放，但也不會釋放剛才Load的Texture
繼續
Resources.UnloadUnusedAssets();
這時候剛才load的Texture Asset釋放了，因為沒有任何引用了
最後CG.Collect();
強制立即釋放記憶體
由此可以引申出論壇裡另一個被提了幾次的問題，如何載入一堆大圖片輪流顯示又不爆掉
不考慮AssetBundle，直接用www讀圖片檔案的話等於是直接建立了一個Texture Asset
假設檔案儲存在一個List裡
TLlist<string> fileList;
int n=0;
IEnumerator OnClick()
{
WWW image = new www(fileList[n++])；
yield return image;
obj.mainTexture = image.texture;

n = (n>=fileList.Length-1)?0:n;
Resources.UnloadUnusedAssets();
}
這樣可以保證記憶體裡始終只有一個巨型Texture Asset資源，也不用程式碼追蹤上一個載入的Texture Asset,但是速度比較慢
或者：
IEnumerator OnClick()
{
WWW image = new www(fileList[n++])；
yield return image;
Texture tex = obj.mainTexture;
obj.mainTexture = image.texture;

n = (n>=fileList.Length-1)?0:n;
Resources.UnloadAsset(tex);
}
這樣解除安裝比較快

Hog的評論引用：

感覺這是Unity記憶體管理暗黑和混亂的地方，特別是牽扯到Texture
我最近也一直在測試這些用AssetBundle載入的asset一樣可以用Resources.UnloadUnusedAssets解除安裝，但必須先AssetBundle.Unload,才會被識別為無用的asset。比較保險的做法是
建立時：
先建立一個AssetBundle,無論是從www還是檔案還是memory
用AssetBundle.load載入需要的asset
用完後立即AssetBundle.Unload(false),關閉AssetBundle但不摧毀建立的物件和引用
銷燬時：
對Instantiate的物件進行Destroy
在合適的地方呼叫Resources.UnloadUnusedAssets,釋放已經沒有引用的Asset.
如果需要立即釋放加上GC.Collect()
這樣可以保證記憶體始終被及時釋放
只要你Unload過的AssetBundle,那些建立的物件和引用都會在LoadLevel時被自動釋放。

全面理解Unity載入和記憶體管理機制之二：進一步深入和細節
Unity幾種動態載入Prefab方式的差異:
其實存在3種載入prefab的方式：
一是靜態引用，建一個public的變數，在Inspector裡把prefab拉上去，用的時候instantiate
二是Resource.Load，Load以後instantiate
三是AssetBundle.Load,Load以後instantiate
三種方式有細節差異，前兩種方式，引用物件texture是在instantiate時載入，而assetBundle.Load會把perfab的全部 assets都載入，instantiate時只是生成Clone。所以前兩種方式，除非你提前載入相關引用物件，否則第一次instantiate時會包含載入引用類assets的操作，導致第一次載入的lag。官方論壇有人說Resources.Load和靜態引用是會把所有資源都預先載入的，反覆測試的結果，靜態引用和Resources.Load也是OnDemand的，用到時才會載入。

幾種AssetBundle建立方式的差異:
CreateFromFile:這種方式不會把整個硬碟AssetBundle檔案都載入到記憶體來，而是類似建立一個檔案操作控制代碼和緩衝區，需要時才實時Load，所以這種載入方式是最節省資源的，基本上AssetBundle本身不佔什麼內存，只需要Asset物件的記憶體。可惜只能在PC/Mac Standalone程式中使用。
CreateFromMemory和www.assetBundle:這兩種方式AssetBundle檔案會整個映象於記憶體中，理論上檔案多大就需要多大的記憶體，之後Load時還要佔用額外記憶體去生成Asset物件。

什麼時候才是UnusedAssets?
看一個例子：
Object obj = Resources.Load("MyPrefab");
GameObject instance = Instantiate(obj) as GameObject;
.........
Destroy(instance);
建立隨後銷燬了一個Prefab例項，這時候 MyPrefab已經沒有被實際的物體引用了，但如果這時：
Resources.UnloadUnusedAssets();
記憶體並沒有被釋放，原因：MyPrefab還被這個變數obj所引用
這時候：
obj = null;
Resources.UnloadUnusedAssets();
這樣才能真正釋放Assets物件
所以：UnusedAssets不但要沒有被實際物體引用，也要沒有被生命週期內的變數所引用，才可以理解為 Unused(引用計數為0)
所以所以：如果你用個全域性變數儲存你Load的Assets，又沒有顯式的設為null，那在這個變數失效前你無論如何UnloadUnusedAssets也釋放不了那些Assets的。如果你這些Assets又不是從磁碟載入的，那除了 UnloadUnusedAssets或者載入新場景以外沒有其他方式可以解除安裝之。

一個複雜的例子，程式碼很醜陋實際也不可能這樣做，只是為了加深理解

IEnumerator OnClick()

{

Resources.UnloadUnusedAssets();//清乾淨以免影響測試效果

yield return new WaitForSeconds(3);

float wait = 0.5f;

//用www讀取一個assetBundle,裡面是一個Unity基本球體和帶一張大貼圖的材質，是一個Prefab

WWW aa = new WWW(@"file://SpherePrefab.unity3d");

yield return aa;

AssetBundle asset = aa.assetBundle;

yield return new WaitForSeconds(wait);//每步都等待0.5s以便於分析結果

Texture tt = asset.Load("BallTexture") as Texture;//載入貼圖