Unity性能优化（2）-官方教程Diagnosing performance problems using the Profiler window翻译
本文是Unity官方教程，性能优化系列的第二篇《Diagnosing performance problems using the Profiler window》的简单翻译。html
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简介
若是游戏运行缓慢，卡顿，咱们知道游戏存在性能问题。在咱们尝试解决问题前，须要先知道引发问题的缘由。不一样问题须要不一样的解决方案。若是咱们靠猜想或者其余项目的经验去解决问题，那么咱们可能会浪费不少时间，甚至使得问题更严重。工具
这时咱们须要性能分析，性能分析程序测量游戏运行时的各个方面性能。经过性能分析工具，咱们可以透过游戏运行的场景表面表现，获取深刻的信息，经过这些信息，咱们能够追踪引发性能问题的缘由。经过性能分析工具，当咱们修改后，咱们能够测量咱们的修改是否有效，是否修复了性能问题。post
在本文中，咱们将会：性能
-使用Unity的内置性能分析工具Profiler去收集咱们的低性能游戏的运行时数据。学习
-分析数据，并追踪引发性能问题的缘由
-分享修复这些特定问题的文章的连接
使得游戏运行快速平滑是一项平衡性的工做。在获取咱们想要的结果前，咱们可能须要好几轮的修改，并测量效果。知道如何使用性能分析工具分析问题意味着咱们可以确认哪里出了问题，而且理解接下来应该怎么样尝试修改。
开始以前
本文将帮助咱们追踪定位Unity游戏运行缓慢，卡顿的问题。若是咱们的游戏存在其余问题，如游戏崩溃或者游戏的图形表现不如预期所想，那么这篇文章可能不会有什么帮助。若是游戏存在的问题不在本文讨论范围内，请尝试在Unity Manual, Unity Forums or Unity Answers寻求答案。
若是咱们还不熟悉Profiler Window的使用，请先阅读Unity性能优化（1）-官方文档简译。
关于游戏性能的概要介绍
帧率Frame rate是衡量游戏性能的基本指标。在游戏中，一帧相似于动画中的一帧，它是咱们游戏绘制到屏幕上的一个静止画面。绘制一帧到屏幕上叫作渲染一帧。帧率，或者说帧被渲染的有多快，用FPS衡量（frames per second）。
大多数当前游戏的目标是帧率60FPS。一般来讲，帧率在30FPS以上是能够接受的，特别是对于不须要快速反应互动的游戏，例如休闲解密冒险游戏等。有些项目有特殊的需求，在VR游戏中，则至少须要90FPS。当帧率下降到30FPS如下时，一般玩家会有很差的体验；图形可能不稳定而且感受操做反馈不及时。尽管如此，重要的不只仅是速度，帧率必须也很是稳定。玩家一般对帧率的变化比较敏感，不稳定的帧率一般比低一些可是很稳定的帧率表现更差。
虽然帧率是一个咱们谈论游戏性能的基本标准，可是当咱们尝试优化咱们的游戏性能时，对于咱们来讲更有用的是渲染一帧须要多少毫秒。这有两个缘由。首先，这是一个更精确的度量。当咱们尝试优化性能时，每一毫秒计算有助于咱们的目标。第二，帧率的相对改变在不一样范围意味着不一样的变化。从60到50FPS呈现出的是额外3.3毫秒的运行时间，可是从30到20FPS呈现出的是额外的16.6毫秒的运行时间。在这个例子中，一样是下降了10FPS，可是渲染一帧上时间的差异是很显著的。
帧率对于咱们来讲能够用于理解为渲染一帧必须用多少毫秒之内完成。经过公式 1000/想要达到的帧率。经过这个公式能够获得，游戏要每秒渲染30帧（30FPS），那么必须在33.3毫秒以内渲染完每一帧。一个60FPS运行的游戏，必须在16.6毫秒内渲染完每一帧。
要渲染每一帧，Unity必须执行不少不一样的任务。简单的说，Unity必须更新游戏的状态，获取游戏的快照而且把快照画到屏幕上。有一些任务是在每一帧都执行的，包括读取用户输入，执行脚本，运行光照计算等。除此以外，有许多操做是在一帧执行屡次的，例如物理运算。当全部这些任务都执行的足够快时，咱们的游戏才会有稳定且可接受的帧率。当这些任务执行的不够快时，渲染一帧将花费太长的时间，而且帧率会所以降低。
知道哪些任务花费了太长的时间执行，对于咱们知道怎样去解决性能问题是十分关键的。一旦咱们知道了哪些任务下降了帧率，咱们就能够尝试去优化游戏的那一部分。这就是为何性能分析工具这么关键：性能分析工具告诉咱们在一帧中每一个任务花费了多长时间。
录制分析数据
为了调查性能问题，咱们必须首先从咱们游戏性能差的部分录制分析数据。为了精确的录制分析数据，咱们必须生成一个development build版本的游戏，而且当游戏在目标硬件上运行时进行分析。
若是还不熟悉怎么生成development build版本的游戏，并在目标硬件上运行时进行分析，请查看这篇文章Unity性能优化（1）-官方文档简译。
从咱们游戏的development build录制数据
若是还不熟悉怎么生成development build版本的游戏，并在目标硬件上运行时进行分析，请查看这篇文章Unity性能优化（1）-官方文档简译。
-在目标设备上生成development build。
-当咱们的游戏运行到性能出现问题的部分时开始录制分析。
-一旦咱们录制的数据包含了性能问题的样本时，点击Profiler窗口上部的任意位置暂停游戏，而且选择一帧。
-在窗口上半部分，选择展现出性能问题的那一帧。这多是忽然的低帧数，也可能仅仅是持续的日常的帧数，只是比咱们但愿的帧数低。咱们可使用键盘的左右箭头按键或者Profiler上部控制栏的先后按钮移动帧，更好的控制选择帧。
咱们已经收集到了游戏性能很差的部分的性能数据，接下来让咱们学习怎么去分析这些数据。
分析性能数据
在咱们获得引发游戏性能问题的缘由以前，咱们必须先学习怎么样去分析显示在Profiler窗口上的性能数据。咱们知道，当Unity没法及时的完成渲染一帧所需的所有任务时，会发生帧率的降低。咱们能够在Profiler窗口中看到哪些任务正在执行，执行任务花费的时间，以及任务执行的顺序。这些信息将帮助咱们理解，游戏的哪部分在渲染帧时花费了太长的时间。
最好是实践使用Profiler，比尝试去按照精确的顺序学习要好的多。咱们可以本身理解数据的意义是颇有用的，这样当咱们遇到新问题时就能够本身调查。或者仅仅是知道在Unity Answers上怎么查找，也是一个好的开始。
为了学习怎么去分析性能，咱们将使用CPU usage profiler做为例子。当咱们调查帧率问题时，这个多是咱们使用的最多的Profiler了。
The CPU usage profiler
当咱们查看Profiler窗口的上部时，能够看到完成每帧的任务花费了多少cpu时间。
咱们能够看见花费的时间用颜色标出了分类。不一样的颜色表示在渲染操做上花费的时间，物理运算花费的时间等等。Profiler左侧代表了哪一种颜色表明哪类任务。
经过下面的截图咱们能够看出，这帧中主要的时间花费在渲染操做上。在窗口底部显示了这帧中全部的cpu时间共消耗85.95毫秒。
层级视图The Hierarchy view
咱们使用层级视图去挖掘更深刻的信息，看看在这帧中究竟是哪些任务花费了最多的cpu时间。当咱们选中CPU usage profiler时，这一帧的详细信息会显示在Profiler窗口的下部。咱们能够在Profiler的左下的下拉菜单中选择层级视图，这可使咱们查看cpu任务的详细信息。
层级视图中，能够点击任意的列标题，按照这列信息的值来列排序。例如，点击Time ms能够按照函数花费时间排序，点击Calls能够按照当前选中帧中函数的执行次数排序。在上面的截图中，咱们按照时间排序，能够看到Camera.Render花费了最多的cpu时间。
若是一个函数的名字左边有箭头，则能够点击展开，查看这个函数调用了哪些其余函数，而且这些函数是怎样影响性能的。Self ms表示函数自身的花费时间，Time ms表示这个函数以及它所调用的其余函数的总时间。
在这个例子中，咱们能够看到，在Camera.Render，最多的消耗和Shadows.RenderJob函数相关。即便咱们对这个函数还不太了解，咱们也已经对性能问题有了不少信息了。咱们知道了问题是和渲染相关的，而且最昂贵的任务是须要处理阴影。
在层级视图中，另外一个好处是咱们能够比较游戏中的每一帧，这样咱们就能够理解性能是怎样随着时间变化的。使用CPU usage profiler，咱们能够跟踪一个函数从帧到帧的cpu消耗。当咱们在层级视图中点击函数名字时，CPU usage profiler将在Profiler窗口上部的图形视图中高亮显示这个函数的信息。
举个例子，若是在层级视图中点击了Gfx.WaitForPresent，则和Gfx.WaitForPresent直接相关的渲染数据将会在Profiler的图形展现中高亮显示。
时间线视图The Timeline view
如今咱们使用时间线视图来学习更多关于咱们的渲染问题的信息。时间线视图显示了两件事：cpu任务的执行顺序和那个线程负责哪些任务。咱们能够Profiler的左下的下拉菜单中选择时间线视图（和选择层级视图位置相同）。
线程容许不一样的任务同时执行。当一个线程执行一个任务时，另外的线程能够执行另外一个彻底不一样的任务。和Unity的渲染过程相关的线程有三种：主线程，渲染线程和工人线程（worker threads）。了解哪一个线程负责哪些任务是颇有用处的：一旦咱们知道了在哪一个线程上的任务执行的最慢，那么咱们就应该集中努力优化在那个线程上的操做。
咱们能够缩放时间线视图，来更仔细的查看单独的任务。被调用的函数会显示在调用他的函数的下面。在这个例子中，咱们已经放大了去看组成Shadows.RenderJob任务的其余独立任务。咱们看到Shadows.RenderJob调用的函数发生在主线程，也能够看到工人线程执行和阴影相关的任务。主线程的一个任务WaitingForJob指示出主线程正在等待工人线程完成任务。从这里，咱们能够推断出和阴影相关的渲染操做，在主线程和工人线程，花费了太多的时间。如今和问题相关的信息咱们已经了解不少了。
其余的Profiler
当追踪帧率相关的性能问题时，尽管CPU usage profiler是最经常使用的Profiler，可是其余的Profiler也是十分有用的。熟悉他们提供的信息是很好的主意。
请尝试按照上面的步骤使用其余的Profiler，使用不一样的视图，学习他们每帧提供的信息。例如，尝试使用渲染Profiler查看渲染数据是怎么逐帧变化的。
肯定性能问题的缘由
如今咱们已经熟悉怎么在Profiler窗口中读取和分析性能数据了，咱们能够开始查找引发性能问题的缘由了。
排除垂直同步的影响
垂直同步（VSync）用来同步游戏的帧率和屏幕的刷新率。垂直同步会影响游戏的帧率，在Profiler窗口中能够看到影响。若是咱们不是特别肯定问题所在，垂直同步的影响可能看起来像性能问题，因此，在继续查找问题以前，应该学习怎么排除垂直同步的影响。
在CPU usage profiler中隐藏垂直同步信息
咱们能够选择要在CPU usage profiler中隐藏的信息，这容许咱们和忽略当前问题无关的信息。
按以下步骤在CPU usage profiler中隐藏垂直同步信息：
-选中CPU usage profiler。
-在CPU usage profiler窗口中左侧点击黄色的方框，标记着垂直同步，就能够隐藏信息。
不理会层级视图中的垂直同步信息
在CPU usage profile的层级视图中没法隐藏垂直同步信息，可是咱们能够学习他表现出什么样子，这样咱们就能不理会他。
当咱们在层级视图中看见一个名为WaitForTargetFPS的函数时，这意味着咱们的游戏在等待着垂直同步，咱们无须调查这个函数，并安全的忽略他。
关闭垂直同步
垂直同步不是在全部的平台均可以关闭，许多平台（例如iOS）是强制开启的。当咱们在不强制开启垂直同步的平开上开发时，当咱们分析性能时，能够为整个项目关闭垂直同步。经过菜单Edit **> **Project Settings >Quality打开质量设置，在VSync Count的下拉菜单中选择Don’t Sync。
分析渲染
渲染是常见的引发性能问题的缘由。当咱们尝试修复一个渲染性能问题以前，很重要的是确认咱们的游戏是CPU受限仍是GPU受限，由于他们须要用不一样的方法去解决。
简单的说，CPU负责决定什么东西须要被渲染，而GPU负责渲染它。当渲染性能问题是由于CPU花费了太长时间去渲染一帧时，是CPU受限。当渲染性能问题是由于GPU花费了太长时间去渲染一帧时，是GPU受限。
识别游戏是不是GPU受限
识别是不是GPU受限的最快的方法是使用GPU usage profiler。不幸的是，并非全部的设备和驱动都支持这个Profiler。在判断是不是GPU受限前，咱们须要先检查GPU usage profiler在咱们游戏的目标设备上是否可用。
检查GPU usage profiler是否可用，遵循下面的步骤：
-在Profiler窗口的左上角点击Add profiler。
-在下拉菜单中选择GPU。
若是目标设备不支持，咱们能够看到右侧显示信息“不支持GPU分析”。
若是没有看到这个信息，意味着GPU usage profiler支持咱们的目标设备。在咱们的例子中，若是GPU usage profiler可用，则能够按照以下步骤快速简单的肯定游戏是不是GPU受限。
-选中GPU usage profiler。
-查看区域下方中间部分的cpu时间和gpu时间，这里显示的是当前选择的帧的信息。
若是GPU时间大于CPU时间，咱们能够肯定在游戏运行的这一帧中是GPU受限。
若是GPU usage profiler不可用，咱们仍然有办法确认游戏是不是GPU受限。咱们能够经过CPU占用去确认。若是咱们看到CPU在等待GPU完成任务，那么意味着GPU受限。咱们能够经过如下步骤：
-选择CPU usage profiler。
-在窗口下部查看选择帧的详细信息。
-选择层级视图
-选择按Time ms列排序
若是函数Gfx.WaitForPresent在CPU usage profiler中消耗的时间最长，这代表cpu在等待gpu。也就是说GPU受限。
解决GPU受限时的渲染问题
若是咱们已经肯定了是GPU受限，那么请阅读this article学习解决方案。
识别游戏是不是CPU受限
若是到这里尚未识别出游戏性能问题的缘由，让咱们如今调查cpu相关的渲染问题。
-选择CPU usage profiler。
-在Profiler窗口的上部，检查表明渲染的颜色的数据。咱们能够点击颜色方块隐藏或显示不一样种类的信息。
在慢的帧中，若是一大部分时间都花费在渲染上，那么表示渲染引发了问题。咱们能够按照下面的步骤进一步挖掘性能信息：
-选择CPU usage profiler。
-检查窗口下方选中帧的详细信息。
-选择层级视图。
-点击Time ms列，把函数按消耗时间排序。
-点击列表中最上方的函数。
若是选中的函数是一个渲染函数，那么CPU profiler会高亮渲染部分。若是是这个缘由，那么意味着是渲染相关的操做引发了游戏的性能表现，而且在这一帧是CPU受限的。注意函数名和函数是在哪一个线程执行的，这些信息当咱们尝试修复问题时十分有用。
解决CPU受限时的渲染问题
若是咱们已经肯定了是CPU受限，那么请阅读this article学习解决方案。
垃圾回收性能分析
接下来，咱们检查是不是垃圾回收引发的性能瓶颈。垃圾回收是和unity自动内存管理相关的功能，这多是一个慢的操做。
-点击选择CPU usage profiler
-在Profiler窗口，CPU usage profiler左侧，能够点击有颜色的下方快，控制显示或者隐藏相关的信息，也能够拖动他，按照本身的意愿排序。在下面的截图中，咱们隐藏了垃圾回收器意外的全部其余信息，而且把垃圾回收器拖动到了最上方。
若是在一个慢的帧中，一大部分时间被垃圾回收消耗，这指示着咱们可能存在着垃圾回收过多的问题。咱们能够更加深刻的分析数据来确认。
-选中CPU usage profiler，查看下方窗口显示的关于当前选中帧的详细信息。
-选择层级视图
-选择按照Time ms排序
若是函数GC.Collect()出如今最上方，而且花费了过多的cpu时间，那么咱们能够确认垃圾回收是咱们游戏的问题所在。
解决垃圾回收问题
若是咱们肯定了游戏存在垃圾回收的问题，请阅读this article学习解决方案。
物理性能分析
到此为止，若是咱们排除了渲染问题和垃圾回收问题，那么让咱们查看复杂的物理运算是否是问题所在。
-点击选择CPU Usage profiler
-在Profiler窗口，CPU usage profiler左侧，能够点击有颜色的下方快，控制显示或者隐藏相关的信息，咱们关注物理信息（橙色）
若是在一个慢的帧中，一大部分时间被物理运算消耗，这指示着物理运算可能引发了性能问题。咱们能够更加深刻的分析数据来确认。
-选中CPU usage profiler，查看下方窗口显示的关于当前选中帧的详细信息。
-选择层级视图
-选择按照Time ms排序
-点击信息列表的最上方，并选中
若是是物理函数，那么在Profiler上方会高亮物理运算的部分。若是是这种状况，说明游戏的性能问题是和物理运算相关的。
解决物理问题
若是肯定了性能问题是物理运算引发的，那么下面几个资源将有助于解决问题：
-This page of the Unity Manual,虽然是写给iOS开发者的，可是其中一些物理优化的提示是对全部Unity游戏都适用的。
-This tutorial on optimising physics in a Unity game，包含一些有帮助的提示。
-Unite 2012 talk on optimization中讲物理的一节，包含了一些常见的物理问题的有用的总结。
脚本运行慢的问题
如今让咱们检查，慢或者过于复杂的脚本是不是引发性能问题的缘由。脚本，在这里，指的是非Unity引擎的代码。这一般意味着咱们本身写的脚本，或者是一些咱们在项目中使用的插件的代码。
-点击选择CPU Usage profiler
-在Profiler窗口，CPU usage profiler左侧，能够点击有颜色的下方快，控制显示或者隐藏相关的信息，咱们关注脚本信息
若是在一个慢的帧中，一大部分时间被脚本运行消耗，这指示着这些慢的用户脚本可能引发了性能问题。咱们能够更加深刻的分析数据来确认。
-选中CPU usage profiler，查看下方窗口显示的关于当前选中帧的详细信息。
-选择层级视图
-选择按照Time ms排序
-点击信息列表的最上方，并选中
若是是用户脚本的函数，那么在Profiler上方会高亮脚本的部分。若是是这种状况，说明游戏的性能问题是和用户脚本相关的。
请注意，这里有一个意外状况：若是咱们游戏包含和渲染相关的代码，例如屏幕后期效果脚本或者OnWillRenderObject 或者 OnPreCull函数中的代码，Profiler上方可能会高亮渲染数据，而不是脚本数据。
尽管这可能会最初会形成一点困惑，可是在层级视图和时间线视图中，一般咱们能够追踪到负责任的代码。
解决脚本慢的问题
若是咱们确认了是脚本引发的性能问题，这里有一些能够改进性能的技巧，推荐几个脚本优化的资源以下：
-This page in the Unity Manual 聚焦移动平台的脚本优化，可是其中的建议对全部的开发者都是有用的。
-This page in the Unity Manual 包含了一些如何在用户脚本中避免昂贵的函数调用的建议。
-Unite 2012 talk on optimization 包含一些常见脚本问题的有用的总结。
其余引发性能问题的缘由
尽管咱们已经讨论了四种最多见的引发性能问题的缘由，咱们的游戏仍然有可能遇到和这些方面不相关的问题。若是是这种状况，咱们应该遵循上面的方法解决问题：收集数据，使用CPU usage profiler调查信息，找到引发问题的函数。一旦咱们知道了引发问题函数的名字，咱们能够在Unity Manual, Unity Forums or Unity Answers中查找函数的相关信息，这也许会节省您花费的时间。
扩展阅读
Unite 2012: Performance Optimization Tips and Tricks for Unity