[常見問題] 全面理解Unity加載和內存管理

原文：全面理解Unity加載和內存管理

最近一直在和這些內容糾纏，把心得和大家共享一下:

Unity裏有兩種動態加載機制：一是Resources.Load，一是通過AssetBundle,其實兩者本質上我理解沒有什麼區別。Resources.Load就是從一個缺省打進程序包裏的AssetBundle里加載資源，而一般AssetBundle文件需要你自己創建，運行時動態加載，可以指定路徑和來源的。

其實場景裏所有靜態的對象也有這麼一個加載過程，只是Unity後臺替你自動完成了。

詳細說一下細節概念：
AssetBundle運行時加載:
來自文件就用CreateFromFile(注意這種方法只能用於standalone程序）這是最快的加載方法
也可以來自Memory,用CreateFromMemory(byte[]),這個byte[]可以來自文件讀取的緩衝，www的下載或者其他可能的方式。
其實WWW的assetBundle就是內部數據讀取完後自動創建了一個assetBundle而已
Create完以後，等於把硬盤或者網絡的一個文件讀到內存一個區域，這時候只是個AssetBundle內存鏡像數據塊，還沒有Assets的概念。
Assets加載:
用AssetBundle.Load(同Resources.Load) 這纔會從AssetBundle的內存鏡像裏讀取並創建一個Asset對象，創建Asset對象同時也會分配相應內存用於存放(反序列化)
異步讀取用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文件的內存鏡像，不包含Load創建的Asset內存對象。
AssetBundle.Unload(true)是釋放那個AssetBundle文件內存鏡像和並銷燬所有用Load創建的Asset內存對象。

一個Prefab從assetBundle裏Load出來 裏面可能包括：Gameobject transform mesh texture material shader script和各種其他Assets。
你Instantiate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，這其中有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對象不會被複制，只是一個簡單的指針指向已經Load的Asset對象。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裏每個Script都是一個封閉的Class定義而已,並沒有寫調用代碼，光Class的定義腳本是不會工作的。其實Unity引擎就是那個調用代碼，Clone一個script asset等於new一個class實例，實例纔會完成工作。通過AddComponent給物體添加一個Script Assets，就完成了把腳本類實例掛到Unity主線程的調用鏈裏去的工作，Class實例裏的OnUpdate OnStart等纔會被執行。多個物體掛同一個腳本，其實就是在多個物體上掛了那個腳本類的多個實例而已，這樣就好理解了。在new class這個過程中，數據區是複製的，代碼區是共享的，算是一種特殊的複製+引用關係。
你可以再Instantiate一個同樣的Prefab,還是這套mesh/texture/material/shader...，這時候會有新的GameObject等，但是不會創建新的引用對象比如Texture.
所以你Load出來的Assets其實就是個數據源，用於生成新對象或者被引用，生成的過程可能是複製（clone)也可能是引用（指針）
當你Destroy一個實例時，只是釋放那些Clone對象，並不會釋放引用對象和Clone的數據源對象，Destroy並不知道是否還有別的object在引用那些對象。
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數據塊了，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對象在用這些Assets了。
配個圖加深理解：


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。

關於內存管理
按照傳統的編程思維，最好的方法是：自己維護所有對象，用一個Queue來保存所有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

創建時：
先建立一個AssetBundle,無論是從www還是文件還是memory
用AssetBundle.load加載需要的asset
加載完後立即AssetBundle.Unload(false),釋放AssetBundle文件本身的內存鏡像，但不銷燬加載的Asset對象。（這樣你不用保存AssetBundle的引用並且可以立即釋放一部分內存） 
釋放時：
如果有Instantiate的對象，用Destroy進行銷燬
在合適的地方調用Resources.UnloadUnusedAssets,釋放已經沒有引用的Asset.
如果需要立即釋放內存加上GC.Collect()，否則內存未必會立即被釋放，有時候可能導致內存佔用過多而引發異常。
這樣可以保證內存始終被及時釋放，佔用量最少。也不需要對每個加載的對象進行引用。

當然這並不是唯一的方法，只要遵循加載和釋放的原理，任何做法都是可以的。

系統在加載新場景時，所有的內存對象都會被自動銷燬，包括你用AssetBundle.Load加載的對象和Instaniate克隆的。但是不包括AssetBundle文件自身的內存鏡像，那個必須要用Unload來釋放，用.net的術語，這種數據緩存是非託管的。


總結一下各種加載和初始化的用法:
AssetBundle.CreateFrom.....：創建一個AssetBundle內存鏡像，注意同一個assetBundle文件在沒有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內存對象，如果多次Load同名對象，除第一次外都只會返回已經生成的Asset對象，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,只是從默認的位置加載。
Instantiate（object)：Clone一個object的完整結構，包括其所有Component和子物體（詳見官方文檔）,淺Copy，並不複製所有引用類型。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類型的Asset,比如Texture等，要拷貝的Texture必須類型設置爲Read/Write able。

總結一下各種釋放
Destroy:主要用於銷燬克隆對象，也可以用於場景內的靜態物體，不會自動釋放該對象的所有引用。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加載的Asset對象會銷燬相應的資源文件！但是如果銷燬的Asset是Copy的或者用腳本動態生成的，只會銷燬內存對象。
AssetBundle.Unload(false):釋放AssetBundle文件內存鏡像
AssetBundle.Unload(true):釋放AssetBundle文件內存鏡像同時銷燬所有已經Load的Assets內存對象
Reources.UnloadAsset(Object):顯式的釋放已加載的Asset對象，只能卸載磁盤文件加載的Asset對象
Resources.UnloadUnusedAssets:用於釋放所有沒有引用的Asset對象
GC.Collect()強制垃圾收集器立即釋放內存 Unity的GC功能不算好，沒把握的時候就強制調用一下

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裏Load了一個prefab並克隆之：obj = Instantiate(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);你以爲就釋放乾淨了
其實這時候只是釋放了Clone對象，通過Load加載的所有引用、非引用Assets對象全都靜靜靜的躺在內存裏。
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也是要頻繁創建 銷燬的 那就應該讓那些Assets呆在內存裏以加速遊戲體驗。
由此可以解釋另一個之前有人提過的話題：爲什麼第一次Instantiate一個Prefab的時候都會卡一下，因爲在你第一次Instantiate之前，相應的Asset對象還沒有被創建，要加載系統內置的AssetBundle並創建Assets,第一次以後你雖然Destroy了，但Prefab的Assets對象都還在內存裏，所以就很快了。


例子2：
從磁盤讀取一個1.unity3d文件到內存並建立一個AssetBundle1對象 
AssetBundle AssetBundle1 = AssetBundle.CreateFromFile("1.unity3d");
從AssetBundle1裏讀取並創建一個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是引用對象，永遠不會有自動複製的情況出現(除非你真需要，用代碼自己實現copy)，只會是創建和添加引用
如果繼續：
AssetBundle1.Unload(true) 那obj1和obj2都變成黑的了，因爲指向的Texture Asset沒了
如果：
AssetBundle1.Unload(false) 那obj1和obj2不變，只是AssetBundle1的內存鏡像釋放了 
繼續：
Destroy(obj1),//obj1被釋放，但並不會釋放剛纔Load的Texture
如果這時候：
Resources.UnloadUnusedAssets();
不會有任何內存釋放 因爲Texture asset還被obj2用着
如果
Destroy(obj2)
obj2被釋放，但也不會釋放剛纔Load的Texture
繼續
Resources.UnloadUnusedAssets();
這時候剛纔load的Texture Asset釋放了，因爲沒有任何引用了
最後CG.Collect();
強制立即釋放內存
由此可以引申出論壇裏另一個被提了幾次的問題，如何加載一堆大圖片輪流顯示又不爆掉
不考慮AssetBundle，直接用www讀圖片文件的話等於是直接創建了一個Texture Asset
假設文件保存在一個List裏
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();
}
這樣可以保證內存裏始終只有一個巨型Texture Asset資源，也不用代碼追蹤上一個加載的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);
}
這樣卸載比較快