Unity 减低GC和优化

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在Unity中，垃圾收集（Garbage Collection, GC）是一项重要的内存管理机制，但过度的GC活动可能会导致性能瓶颈。优化Unity项目中的GC涉及减少不必要的对象分配和生命周期管理。以下列举了五个实例来详细说明如何降低GC负担并进行优化：

对象池：

实例：频繁创建和销毁大量临时对象，如游戏中的子弹、特效等，会引发大量的GC操作。为避免这种情况，可以使用对象池技术。当一个对象不再需要时，不立即销毁它，而是将其放入池中待复用，这样可以显著减少新对象的创建和旧对象的销毁带来的内存分配与回收。

public class BulletPool : MonoBehaviour
{
    private Queue<Bullet> availableBullets = new Queue<Bullet>();

    public void GetBullet(out Bullet bullet)
    {
        if (availableBullets.Count > 0)
        {
            bullet = availableBullets.Dequeue();
            bullet.gameObject.SetActive(true);
        }
        else
        {
            bullet = Instantiate(bulletPrefab);
        }
    }

    public void ReturnBullet(Bullet bullet)
    {
        bullet.gameObject.SetActive(false);
        availableBullets.Enqueue(bullet);
    }
}

// 在使用时：
Bullet bullet;
bulletPool.GetBullet(out bullet);
// 使用完后：
bulletPool.ReturnBullet(bullet);

字符串操作优化：

实例：频繁拼接字符串会生成新的字符串对象，从而触发GC。改用StringBuilder类进行动态字符串构建。

// 非优化版本
string result = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
    result += "Value: " + i.ToString(); // 每次循环都会创建新的字符串对象
}

// 优化版本
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
    sb.Append("Value: ").Append(i); // 使用StringBuilder避免每次循环都创建新字符串
}
string result = sb.ToString();

避免大型结构体数组的临时创建：

实例：访问Unity引擎内部组件或属性时，有时会返回托管堆上的数组，例如Mesh.normals。这类访问可能导致意外的对象分配。应该尽量缓存这些结果以供后续重复使用。

// 非优化版本
Vector3[] normals = mesh.normals; // 每次访问可能重新分配数组

// 优化版本
private Vector3[] cachedNormals;
void Awake()
{
    cachedNormals = mesh.normals;
}
void SomeMethodRequiringNormals()
{
    // 使用缓存的数组
    foreach (var normal in cachedNormals)
    {
        // ...
    }
}

预初始化集合大小：

实例：对于List或其他可变大小的集合，如果知道大概的元素数量，提前设置容量能防止自动扩容时产生的多余内存分配和GC压力。

// 非优化版本
List<int> list = new List<int>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) 
{
    list.Add(i); // 可能多次自动扩容
}

// 优化版本
List<int> optimizedList = new List<int>(10000);
for (int i = 0; i < 10000; i++) 
{
    optimizedList.Add(i); // 不会发生自动扩容
}

重用单例和静态变量：

实例：在场景切换、全局计算或一次性初始化时，避免使用瞬态对象。通过单例模式或静态变量存储一些长期使用的对象或数据结构。

// 单例示例
public sealed class GameManager : MonoBehaviour
{
    private static GameManager _instance;

    public static GameManager Instance
    {
        get { return _instance ?? (_instance = FindObjectOfType<GameManager>()); }
    }

    private readonly Dictionary<string, GameObject> prefabCache = new Dictionary<string, GameObject>();

    void Awake()
    {
        if (_instance != null && _instance != this)
        {
            Destroy(gameObject);
            return;
        }
        _instance = this;

        // 预加载并缓存prefabs，防止运行时反复加载资源导致GC
        foreach (var prefabPath in prefabNames)
        {
            var prefab = Resources.Load<GameObject>(prefabPath);
            prefabCache[prefabPath] = prefab;
        }
    }

    public GameObject GetCachedPrefab(string path)
    {
        return prefabCache.TryGetValue(path, out var prefab) ? prefab : null;
    }
}