NGUI的原理機制:深入剖析UIPanel,UIWidget,UIDrawCall底層原理


這是我去搜狐暢游面試時,面試官問的一個問題。問NGUI的機制原理是什么?就是這個插件是根據什么寫出來的。當時沒答上來,下面是我從轉載過來的,可以研究研究。 

之前項目中用的NGUI的版本是3.0.7 f3,開始的時候感覺沒有什么問題,直達最近項目UI的完成度比較高時,就突然出現掉幀很嚴重的現象,即使只有一個UI打開(其他都是active = false的情況下),打開profier,發現UIPanel LateUpdate 竟然占了CPU使用率的50%左右,這太恐怖了,雖然之前看到過有吐槽NGUI的機制的,但是我覺得為了保證通用犧牲一些性能還是在所難免的,但是沒想到這個版本竟然這么廢。

        之前雖然研究過NGUI的UIWidget, UIDrawCall,UIGeometry和 UIPanel等基礎腳本(NGUI所見即所得之UIWidget , UIGeometry & UIDrawCallNGUI所見即所得之UIPanel),也大概清楚了NGUI的繪制原理。但對具體的邏輯還是不夠清楚,有點鳳毛麟角。為了更好的改進NGUI的性能以及更加規范使用NGUI,只有把NGUI的底層吃透。

        由於在之前的文章介紹了UIGeometry,UIDrawCall和UIWidget之間的關系,以及UIPanel的管理機制,所以本文主要剖析底層的原理,主要要弄清楚一下問題:

 

               1. transform ,大小(size)的變化的底層繪制影響

               2.顏色(包括透明度)變化的底層繪制影響

               3.enable 和 disable 狀態變化底層的處理

               4.UIDrawCall 和 UIPanel 機制的細節

       

        未免讀者理不順,先簡單說下UIGeometry,UIDrawCall和UIWidget的關系:UIWidget是UI的基礎組件(UILabel,UISprite)的基類,含有組件的基本信息(width,Height,color等),UIGeometry是UIWidget的幾何數據,記錄了頂點坐標,貼圖的UVs和顏色等信息,UIDrawCall是將多個UIWidget的UIGeometry組合起來一起繪制,具體的UIWidget如果共用一個UIDrawCall由UIPanel控制,要想了解更多可以點擊上面的鏈接的文章查看。

        雖然從人的求知欲角度,我們的疑問是按照上面 1-4 排列的,但是下面卻是從 4開始介紹,只要把4理解透了3,2,1就自然迎刃而解了。

UIDrawCall

        UIGeometry相對簡單,這里就不再浪費篇幅介紹了,UIDrawCall是繪制的基礎組件,還是有必要仔細介紹下。

1.成員變量

        僅對幾個比較重要又搞不明白的變量進行解析:

        a)List<UIDrawCall> mActiveList 和 mInactiveList : 為什么會有兩個List,mAcitveList 保持當前激活的UIDrawCall, mInactiveList主要是用於回收UIDrawCall.Destroy()的UIDrawCall,以達到循環利用避免內存的反復申請和釋放,減少GC的次數。這個機制前面介紹的 vp_Timer采用這個策略。

        b)Material mMaterial 和 mDynamicMat:不是講究節約內存么,怎么會有兩個Material,mMaterial就是我們圖集的材質Material,mDynamicMat是實際采用的Material,因為UIPanel 的 Clipping有 AlphaClipp 和 SoftClip 這兩個是要通過切換Shader來實現的,所以需要對應動態創建一個Material,這個就是mDynamicMat的存在。

        c)bool mRebuildMat 和 isDirty:這兩者表示UIDrawCall所處的狀態,當改變UIDrawCall的 Material 和 Shader ,mRebuildMat就變為 true,就會引起 RebuildMaterial()的調用。isDirty若為 true ,表示UIDrawCall要進行重寫“填充”,調用Set函數。

C#代碼

 

    public Material baseMaterial
    {
        get{return mMaterial;}
        set
        {
            if (mMaterial != value)
            {
                mMaterial = value;
                mRebuildMat = true;
            }
        }
    }
    public Shader shader
    {
        get{ return mShader;}
        set
        {
            if (mShader != value)
            {
                mShader = value;
                mRebuildMat = true;
            }
        }
    }

 

2.幾個重要的函數

        a)CreateMaterial, RebuildMaterial 和 UpdateMaterial,這是三個后面包含前面,總之就是完成材質的創建或更新。

        b)Set (BetterList<Vector3> verts,BetterList<Vector3> norms,BetterList<Vector4> tans,BetterList<Vector2> uvs,BetterList<Color32> cols),根據verts,norms,tans,uvs,cols重新構建Mesh,MeshRender。

mMesh.vertices = verts.buffer;
mMesh.uv = uvs.buffer;
mMesh.colors32 = cols.buffer;
if (norms != null) mMesh.normals = norms.buffer;
if (tans != null) mMesh.tangents = tans.buffer;

 

c)OnEnable,Ondisable 和 OnDestroy:銷毀了mDynamicMat,可以看出Material比Mesh更簡單,不用太考慮內存問題,然后OnDestroy()沒有發現調用。

    void OnEnable () { mRebuildMat = true; }

    void OnDisable ()
    {
        depthStart = int.MaxValue;
        depthEnd = int.MinValue;
        panel = null;
        manager = null;
        mMaterial = null;
        mTexture = null;

        NGUITools.DestroyImmediate(mDynamicMat);
        mDynamicMat = null;
    }

    void OnDestroy ()
    {
        NGUITools.DestroyImmediate(mMesh);
    }

 d)Create , Clear 和 Destroy:Create 先從mInactiveList中取出一個,在附上屬性達到重復利用,Destroy是將沒用的UIDrawCall從mActiveList移到mInactiveList中:

    static UIDrawCall Create (string name)
    {       
                //省略其他處理
        if (mInactiveList.size > 0)
        {
            UIDrawCall dc = mInactiveList.Pop();
            mActiveList.Add(dc);
            if (name != null) dc.name = name;
            NGUITools.SetActive(dc.gameObject, true);
            return dc;
        }
                //省略其他處理
        // Create the draw call
        mActiveList.Add(newDC);
        return newDC;
    }
    static public void Destroy (UIDrawCall dc)
    {
        if (dc)
        {
            if (Application.isPlaying)
            {
                if (mActiveList.Remove(dc))
                {
                    NGUITools.SetActive(dc.gameObject, false);
                    mInactiveList.Add(dc);
                }
            }
            else
            {
                mActiveList.Remove(dc);
                NGUITools.DestroyImmediate(dc.gameObject);
            }
        }
    }

UIPanel

       之前就介紹過UIPanel,也畫了UIPanel主要函數的調用棧(點擊查看),這里也簡單羅列下LateUpdate的函數調用:

 LateUpdate

      UpdateSelf

                UpdateTransformMatrix : 調整 worldToLocal 矩陣用於調整其管理的UIWidget的transform,並進一步調整頂點信息,還調整clipOffset的變量

                UpdateLayers : 更新LayerMask

                UpdateWidgets : 調整UIWidget

                            UIWidget.UpdateGeometry : 調整UIWidget的幾何(頂點等)信息

                                              OnFill(geometry.verts, geometry.uvs, geometry.cols): 如果顏色(透明度)和大小等改變就重新填充頂點信息

                                              geometry.ApplyTransform : transform發生改變,調整UIGeometry中頂點的位置(矩陣計算)

                FillAllDrawCalls  or FillDrawCall : 重新構建所有UIDrawCall (當UIWdiget的depth發生變化),否則只調整有UIWidget的UIDrawCall

      UpdateDrawCalls : 調整UIPanel管理的UIDrawCall 的 transform 和 clip 等屬性

      越來越覺得NGUI的代碼組件結構越來越清晰,雖然篇幅很長(有1600多行)但理解還是可以很簡單的。

 

UIWidget

       UIWidget有一個變量 mChange 和一個函數 MarkAsChange() 很重要,這兩個標記UIWidget是否變化需要進行調整的狀態。

                1.當 Anchor , Pivot , Alpha 以及 UILabel 和 UISprite 的一些狀態的改變 mChange = true ,即會調整Geometry信息

                2.MarkAsChange 會執行 drawCall.isDirty = true; 這樣就會導致其所屬的 UIDrawCall 需要重寫構建 

 

針對前面 1-3 的疑問進行如下總結:

      UIWidget(UILabel , UISprite)的任何變化(transform , drawSize , width , heigth , color , pivot ,anchor 等)變化都會引起繪制該UIWidget進行重新構建——對Mesh的頂點進行刷新,尤其是depth的變化會使得所有UIDrawCall 進行重寫調整,這是非常耗性能的。

       

總結:

       NGUI的好處就是:合並Mesh和圖集節省DrawCall,由於影響Mesh的因素太多了,所以會“牽一發而動全身”,NGUI采取的一個通用的策略,沒有對不同的情況做不同的處理,都是采用某個UIDrawCall全部刷新甚至是全部UIDrawCall的刷新,這也是大家吐槽的“重中之重”。

       D.S.Qiu認為針對不用的情況還是會有不少優化的,比如改變alpha值,可以不需要重新調整頂點verts,而只需要單獨調整cols的alpha通道,改變depth也不需要全部調整UIDrawCall,這樣明顯是沒有做到嚴格的管理的。

       對此,D.S.Qiu提出2點使用NGUI制作UI的建議:

                1)盡量是UIWidget靜動分離,即靜止的盡量合成單獨一個UIPanel,會變化的就放在另外一個UIPanel

                2)盡量控制UIPanel和UIDrawCall的數量,充分利用圖集的空間,對“夾層”的情況可以通過圖集的調整,使得UIDrawCall變得更少。

 轉載自:http://dsqiu.iteye.com/blog/2025177


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