游戲開發(fā)性能優(yōu)化經(jīng)驗總結(jié)

優(yōu)化概論

說起游戲的優(yōu)化，在游戲開發(fā)中經(jīng)常分為這幾步：

1. 首先要確定游戲中經(jīng)常會出現(xiàn)哪些問題 – Profile

2. 然后確定在哪些方向進行性能優(yōu)化 – Analyze

3. 最后再盡可能將問題逐個解決 – Solve

游戲開發(fā)中一定是先做工具，進行Profile，再進行優(yōu)化，所以，說優(yōu)化就不得不再扯一下Profile

常見的工具有一些是引擎和IDE自帶的，比如Unity自帶的Profiler，就包含了CPU，GPU，Memory等等各式各樣的性能分析工具，其他的比如GPA，Xcode Instrument和Visual Studio，Intel自帶的內(nèi)存管理工具在必要的時候也使需要去學(xué)習(xí)和使用的。

另外一些工具，就需要根據(jù)游戲的需求去編寫了，比如一鍵關(guān)閉所有特效，一鍵更改分辨率等等，一鍵設(shè)置場上NPC數(shù)量，簡單的游戲如啪啪三國是做成快捷鍵開啟Profile功能的，更為復(fù)雜的游戲如神秘海域則是通過游戲內(nèi)控制臺來進行更為細(xì)致的Profie。

接著，我們再來說說游戲優(yōu)化中主要的四個考慮方向：

CPU

引發(fā)的問題：

• 由于短時間內(nèi)的計算量太大，導(dǎo)致畫面流暢性降低，俗稱跳幀

• 發(fā)熱嚴(yán)重，耗電量高

常見的優(yōu)化手段：

• 將計算分到多個邏輯幀中進行計算，避免短時間內(nèi)的性能超過負(fù)荷，俗稱“分幀”（time-slice）。

• 將可以緩存的數(shù)據(jù)盡可能的緩存起來，避免重復(fù)計算和重復(fù)分配內(nèi)存，常見的示例為“內(nèi)存池”。

• 使用合理的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如：冒泡排序和直接插入排序在整體數(shù)組比較有序的情況下效率大大好于快速排序。把快排替換成是優(yōu)化程序排序效率的一個常見的思路。

GPU

引發(fā)的問題：

• 發(fā)熱嚴(yán)重，耗電量高

• FPS降低

常見的優(yōu)化手段：

• 優(yōu)化美術(shù)資源，比如合理規(guī)劃圖集，約定好模型的最大三角形面數(shù)，制定合理的粒子效果規(guī)范。這個可以說是游戲優(yōu)化中最重要的一個，因此，技術(shù)美術(shù)在游戲開發(fā)中作用巨大。

• 簡化或者優(yōu)化著色器（shader），如在游戲開始前就對Shader進行編譯和加載。

• 使用Batching，盡量減少DrawCall

• 使用平臺推薦的壓縮格式，比如安卓平臺的ETC1和IOS平臺的PVRTC

IO和網(wǎng)絡(luò)

引發(fā)的問題：

• 網(wǎng)絡(luò)延遲甚至掉線

• 加載資源導(dǎo)致的跳幀

• 加載時間過長

常見的優(yōu)化手段：

• 使用獨立的線程進行加載，有些引擎如Unity中還能利用協(xié)程

• 減少網(wǎng)絡(luò)包里面的冗余數(shù)據(jù)

• 合并小包，減少請求數(shù)據(jù)的次數(shù)

• 分幀對回包進行處理

• 限制一定時間內(nèi)的發(fā)包頻率

內(nèi)存

引發(fā)的問題：

• 閃退和卡死，比如安卓的Low Memory Killer會在低內(nèi)存情況下殺掉內(nèi)存占用過大的程序。

常見的優(yōu)化手段

• 動態(tài)加載和卸載資源，比如在游戲內(nèi)的時候，我們可以把游戲外的一些UI圖集卸載掉。

• 降低資源質(zhì)量或屏幕分辨率，這是有損優(yōu)化，一般作為最后的手段

對做過項目的一些思考

需要關(guān)注非功能性需求

這一點思考是我從為什么很多看起來不是很復(fù)雜的網(wǎng)站，比如 Facebook 需要大量頂尖高手來開發(fā)？這個答案中想到的，正如這位答主所說：

事實上，從我的經(jīng)驗來看，一般來說，很多軟件項目及產(chǎn)品，其在非功能性需求上的成本，難度和工作量，是要超過功能性需求的。在特定的軟件領(lǐng)域，例如網(wǎng)站（尤其是淘寶，facebook這樣海量用戶規(guī)模的網(wǎng)站），金融（銀行證券），電信領(lǐng)域，其非功能性需求實現(xiàn)的重要性，工作量，技術(shù)難度要遠遠遠遠大于功能性需求的實現(xiàn)。而且，功能性的需求的實現(xiàn)，其實在大多數(shù)情況下，更依賴于業(yè)務(wù)的高手（或者好的產(chǎn)品經(jīng)理）而不是技術(shù)的高手，而非功能性需求的實現(xiàn)，恰恰是挑戰(zhàn)技術(shù)高手的重要課題。

在游戲前端這邊做了一段時間，大家都在抱怨游戲前端技術(shù)含量低，只能寫業(yè)務(wù)邏輯，但是其中的陷阱就是，作為前端，你應(yīng)當(dāng)盡量少寫業(yè)務(wù)邏輯，你關(guān)注過一下的模塊嗎？

• 性能：你有沒有在自己的游戲中進行Profile，觀察在以上各個參數(shù)有沒有達到指標(biāo)

• 安全：你的游戲前端代碼的Release版本是否還能被別人輕易反編譯，你的游戲是否還能輕易被玩家截取網(wǎng)絡(luò)包或修改內(nèi)存數(shù)據(jù)

• 可測試性：你的前端代碼能不能進行單元測試，能不能在QA測試之前就把Model層的所有bug解決掉

• 數(shù)據(jù)驅(qū)動：你能不能做出更優(yōu)秀的工具來給美術(shù)和策劃使用，解放他們的生產(chǎn)力？

需要善于劃定范圍，縮小問題區(qū)間

我在過去幾個月里，參加了全民突擊和崩壞學(xué)園2兩個Unity3D項目的開發(fā)，也遇到了一些性能優(yōu)化相關(guān)的問題，在程序出現(xiàn)問題時，很多時候我們會通過所謂的“經(jīng)驗”去解決問題，比如，上面提到的安全問題，有些開發(fā)者就會提前意識到安全的重要性，在游戲推出市場前選擇加密這種安全有效的方法，崩壞學(xué)園就及時采取了愛加密的游戲加密解決方案，保證了安全性！其實這種Quick Link的能力自然是非常重要，但經(jīng)驗并非萬能。

但是從另一方面來講，當(dāng)我們無法從自己過往的經(jīng)驗中找到答案的時候，我們就要通過劃分范圍，縮小問題區(qū)間來解決問題了，許多人往往只是在自己的經(jīng)驗中死守一個局部的視野去處理問題，最后的結(jié)果就一定不能盡如人意。

總結(jié)

其實這四個方面的優(yōu)化總是相互制衡的，你把一個方面的優(yōu)化做好了，另一個方面的問題又會出現(xiàn)了，比如，我們?nèi)绻褂脛討B(tài)加載和卸載資源，這就雖然減少了內(nèi)存占用量，會在IO上造成加載時間延長的問題。

所以，我們在做游戲優(yōu)化的時候，不能太追求完美，剛剛好就是真的好（Good Enough Is Fine）。最終使得以上這四個方面能達到均衡即可，切忌在某一方面優(yōu)化過頭，又引發(fā)其他方面的問題，此消彼長的情況下，有時反而不如不做優(yōu)化。