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Unity是个普及度很高拥有大量开发者的游戏开发引擎，其提供的Unity编辑器可以快速的开发移动设备游戏，并且通过编辑器扩展可以很容易开发出项目需要的辅助工具，但是Unity提供性能调试工具非常简陋，功能简单并且难以使用，如果项目出现性能问题，定位起来相当花时间，并且准确率很低，一定程度上靠运气。

Profiler

目前Unity随包提供的只有Profiler工具，里面聚合CPU、GPU、内存、音频、视频、物理、网络等多个维度的性能数据，但是我们大部分情况下只是用它来定位卡顿问题，也就是主要CPU时间消耗(图\ref{profiler})。

$Unity性能调试工具Profiler\label{profiler}$

在CPU的维度里面，可以看到当前渲染帧的函数调用层级关系，以及每个函数的时间开销以及调用次数等信息，但是这个工具同一时间只能处理300帧左右的数据，如果游戏帧率30，那么只能看到过去10秒的信息，并且需要我们一直盯着图表看才有机会发现意外的丢帧情况，这种设计非常的不友好，违反正常人的操作习惯，因为通常情况下如果我要调试游戏内战斗过程的性能开销，首先我要像普通玩家那样安安静静的玩一把，而不是分散出大部分精力去看一个只有10秒历史的滚动图表。这种交互带来两个明显的问题，

由于分心去看Profiler，导致不能全心投入游戏，从而不能收集正常战斗过程的性能数据
为了收集数据需要像正常玩家那样打游戏，不能全神关注Profiler图表，从而不能发现/查看所有的性能问题

上面两个情形相互排斥，鱼与熊掌不可兼得。从这个角度来看，Profiler不是一个好的性能调试工具，苛刻的操作条件导致我们很难发现性能问题，想要通过Profiler定位所有的性能问题简直是痴人说梦。

MemoryProfiler

Unity还提供另外一个内存分析工具MemoryProfiler(图\ref{mp})

$Unity内存调试工具MemoryProfiler\label{mp}$

在这个界面的左边彩色区域里，MemoryProfiler按类型占用总内存大小绘制对应面积比例的矩阵图，第一次看到还是蛮酷炫的，Unity是想通过这个矩阵图向开发者提供对象内存检索入口，但是实际使用过程中问题多多。

内存分析过程缓慢
在众多无差别的小方格里面找到实际关心的资源很难，虽然可以放大缩小，但感觉并没有提升检索的便利性
每个对象只提供父级引用关系，无法看到完整的对象引用链，容易在跳转过程中搞错上下文关系
引擎对象的引用和il2cpp对象的引用混为一谈，让使用者对引用关系的理解模糊不清
没有按引擎对象内存和il2cpp对象内存分类区别统计，加深使用者对内存使用的误解

MemoryProfiler源码托管在Bitbucket，但是从最后提交记录来看，这个内存工具已经超过2年半没有任何更新了，但是这期间Unity可是发布了好多个版本，想想就有点后怕。 $MemoryProfiler项目代码更新状态\label{cm}$ \

有热心开发者也忍受不了Unity这缓慢的更新节奏，干脆自己动手基于源码在github上建代码仓库进行二次开发。 $PerfAssist新增特性\label{pf}$ \

PerfAssist在MemoryProfiler源码的基础上做了比较大的更新，主要是增加检索的便利性以及内存快照对比，使用起来比MemoryProfiler初代产品方便了不少，但是由于交互界面的限制，也无法完整展示内存引用关系，内存分析过程依然异常缓慢，甚至会在分析过程中异常崩溃。 $内存分析过程中崩溃\label{crash}$ {width=80%}

鉴于Unity性能调试工具现实存在问题，我觉得亟待开发面向开发者、提供更多维度、更高效率的性能调试工具，于是我开发了UnityProfiler和MemoryCrawler两款工具，分别替代Profiler以及MemoryProfiler进行相同领域的性能调试，它们均使用纯C++实现，因为经过与C#、Python语言的测试对比后发现C++有绝对的计算优势，可以非常明显提升性能数据分析效率和稳定性。这两款工具的定位是：降低Unity游戏性能调试的门槛，让拥有不同开发经验的开发者都可以轻松定位各种性能问题，尽管都没有可视化交互界面，不过并不影响分析结果的查看，它们都内置命令行模式的交互方式，并提供了丰富的命令，可以对性能数据做全方位的分析定位。

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源码编译

从github下载源码，并使用Xcode打开工程MemoryCrawler/MemoryCrawler.xcodeproj。
从Scheme列表选择UnityProfiler，然后按快捷键Comamnd+B编译，该操作会生成命令行工具*/usr/local/bin/UnityProfiler*。
从Scheme列表选择MemoryCrawler，然后按快捷键Command+B编译，该操作会生成命令行工具*/usr/local/bin/MemoryCrawler*。

UnityProfiler

集成UnityEditor脚本，生成数据捕获菜单。把Editor目录放到Unity工程里面并刷新，之后在UnityEditor菜单里面会出现下图所示的菜单。
按照官方文档配置真机调试或在Editor环境调试。\
启动游戏，在需要性能调试的逻辑开始前点击菜单性能/开始采样，并在逻辑结束后点击菜单性能/停止采样。 \
启动UnityProfiler分析性能数据。
在步骤3生成的性能数据保存在工程根目录的ProfilerCapture文件夹里面，执行如下命令开始性能调试会话。\

$ UnityProfiler ProfilerCapture/20190514115025_PERF.pfc 
argc=2
argv[0]=UnityProfiler
argv[1]=ProfilerCapture/20190514115025_PERF.pfc
[0] RecordCrawler::load=28816729
    [1] RecordCrawler::loadStrings=648335
        [2] seek=338165
        [3] read=307367
    [4] RecordCrawler::crawl=27087144
/> func
38.17%    185.12ms #20      ██████████████████████████████████████ WaitForTargetFPS *1
 4.40%     21.36ms #20      ████ Profiler.CollectMemoryAllocationStats *128
 4.38%     21.25ms #200     ████ RenderForward.RenderLoopJob *7
 4.34%     21.02ms #1206    ████ WaitForJobGroup *27
 2.75%     13.32ms #100     ███ SceneCulling *25
 2.03%      9.85ms #100     ██ Camera.Render *3
 1.88%      9.12ms #100     ██ CullResults.CreateSharedRendererScene *46
 1.53%      7.42ms #100     ██ Render.TransparentGeometry *5
 1.52%      7.35ms #320     ██ SkinnedMeshFinalizeUpdate *38
 1.49%      7.21ms #20      █ BehaviourUpdate *76
 /> alloc
[FRAME] index=1036 time=4.250ms fps=235.3 alloc=113 offset=1474
[FRAME] index=1037 time=3.780ms fps=264.2 alloc=113 offset=2683
[FRAME] index=1038 time=4.100ms fps=243.4 alloc=113 offset=3916
[FRAME] index=1039 time=4.030ms fps=248.0 alloc=113 offset=8149
[FRAME] index=1040 time=3.860ms fps=258.7 alloc=113 offset=9358
[FRAME] index=1041 time=31.730ms fps=31.5 alloc=83215 offset=10567
/> frame 1036
[FRAME] index=1036 time=4.250ms fps=235.3 alloc=113 offset=1474
├─Profiler.CollectGlobalStats time=9.527%/0.405ms self=16.080%/0.065ms calls=1 *1
│  ├─Profiler.CollectMemoryAllocationStats time=75.144%/0.304ms self=100.000%/0.304ms calls=1 *2
│  ├─Profiler.CollectAudioStats time=7.752%/0.031ms self=6.700%/0.002ms calls=1 *3
│  │  └─AudioProfiler.CaptureFrame time=93.300%/0.029ms self=84.694%/0.025ms calls=1 *4
│  │     └─AudioProfiler.CaptureChannelGroup time=15.306%/0.004ms self=55.288%/0.002ms calls=1 *5
│  │        └─AudioProfiler.CaptureChannelGroup time=44.712%/0.002ms self=66.866%/0.001ms calls=2 *5
│  │           └─AudioProfiler.CaptureChannelGroup time=33.134%/0.001ms self=100.000%/0.001ms calls=2 *5
│  └─Profiler.CollectDrawStats time=1.025%/0.004ms self=100.000%/0.004ms calls=1 *6
├─EditorApplication.Internal_CallUpdateFunctions() time=0.748%/0.032ms self=99.069%/0.032ms calls=1 alloc=96 *7
│  └─GC.Alloc time=0.930%/0.000ms self=100.000%/0.000ms calls=3 alloc=96 *8
├─UpdateSceneIfNeeded time=0.556%/0.024ms self=9.870%/0.002ms calls=1 *9
│  ├─AudioManager.Update time=87.102%/0.021ms self=77.239%/0.016ms calls=1 *10
│  │  └─AudioSettings.InvokeOnAudioManagerUpdate() time=22.761%/0.005ms self=100.000%/0.005ms calls=1 *11
│  └─FlushDirty time=3.028%/0.001ms self=100.000%/0.001ms calls=1 *12
├─EditorCompilationInterface.IsCompiling() time=0.225%/0.010ms self=96.836%/0.009ms calls=1 alloc=17 *13
│  └─GC.Alloc time=3.164%/0.000ms self=100.000%/0.000ms calls=1 alloc=17 *8
├─editorBeforeUpdate.{ InputUpdate(kInputUpdateEditorBegin); InputSendEvents(); } time=0.125%/0.005ms self=36.696%/0.002ms calls=1 *14
│  ├─NativeInputSystem.NotifyUpdate() time=35.697%/0.002ms self=100.000%/0.002ms calls=1 *15
│  └─NativeInputSystem.NotifyEvents() time=27.607%/0.001ms self=100.000%/0.001ms calls=1 *16
├─UpdatePreloading time=0.048%/0.002ms self=14.809%/0.000ms calls=1 *18
│  └─Application.Integrate Assets in Background time=85.191%/0.002ms self=18.081%/0.000ms calls=1 *19
│     └─Preload Single Step time=81.919%/0.001ms self=100.000%/0.001ms calls=1 *20
├─editorAfterUpdate.{ InputUpdate(kInputUpdateEditorEnd); } time=0.040%/0.002ms self=35.660%/0.001ms calls=1 *21
│  └─NativeInputSystem.NotifyUpdate() time=64.340%/0.001ms self=100.000%/0.001ms calls=1 *15
└─PlayerCleanupCachedData time=0.020%/0.001ms self=63.380%/0.001ms calls=1 *22
   └─CleanUp.TextRenderingGarbageCollect time=36.620%/0.000ms self=100.000%/0.000ms calls=1 *23

MemoryCralwer

集成UnityEditor脚本，生成数据捕获菜单。把Editor目录放到Unity工程里面并刷新，之后在UnityEditor菜单里面会出现下图所示的菜单。
按照官方文档配置真机调试或在Editor环境调试。\
启动游戏，在需要性能调试的逻辑开始前点击菜单性能/捕获快照。
启动MemoryCrawler分析性能数据。
在步骤3生成的性能数据保存在工程根目录的MemoryCapture文件夹里面，执行如下命令开始性能调试会话。\

$ MemoryCrawler MemoryCapture/20190515123633_snapshot.pms 
argc=2
argv[0]=MemoryCrawler
argv[1]=MemoryCapture/20190515123633_snapshot.pms
[0] MemorySnapshotReader=180766281
    [1] open_snapshot=78634
    [2] read_header=687494
    [3] readPackedMemorySnapshot=177589621
        [4] read_native_types=367595
        [5] read_native_objects=2205864
        [6] read_gc_handles=120789
        [7] read_connections=731030
        [8] read_heap_sections=114988169
        [9] read_type_descriptions=59152770
        [10] read_virtual_matchine_information=1170
            [11] read_object=543
    [12] postSnapshot=2339963
        [13] create_sorted_heap=31189
        [14] create_type_strings=6193
        [15] read_type_index=1887123
        [16] set_native_type_index=16258
        [17] set_gchandle_index=12052
        [18] set_heap_index=236912
        [19] set_native_object_index=102807
        [20] summarize_native_objects=40163
[0] MemorySnapshotCrawler=71546587
    [1] prepare=2236615
        [2] init_managed_types=865149
        [3] init_native_connections=1366118
    [4] crawlGCHandles=49670327
    [5] crawlStatic=17748112
    [6] summarize_managed_objects=1885572
/> ubar
 47.77  47.77 ████████████████████████████████████████████████ RenderTexture 45541440 #4 *217
 24.75  72.52 █████████████████████████ Texture2D 23599923 #2107 *220
 14.77  87.29 ███████████████ AssetDatabaseV1 14081231 #1 *2
  7.16  94.45 ███████ Font 6824990 #7 *175
  1.26  95.70 █ AudioManager 1197311 #1 *231
  1.14  96.85 █ Shader 1090227 #33 *199
  1.01  97.85 █ MonoScript 960105 #745 *209
  0.90  98.75 █ Mesh 856680 #236 *184
  0.75  99.51 █ AssetBundle 716878 #1 *131
  0.28  99.78 █ Cubemap 263912 #3 *221
  0.05  99.84 █ PluginImporter 51603 #75 *147
  0.04  99.87 █ Material 36040 #35 *182
  0.04  99.91 █ MonoManager 35536 #1 *240
  0.02  99.93 █ MonoBehaviour 21235 #52 *66
  0.01  99.95 █ PlayerSettings 11361 #1 *246
  0.01  99.95 █ InputManager 7332 #1 *238
  0.01  99.96 █ Transform 6760 #13 *119
  0.00  99.97 █ Camera 4704 #2 *22
  0.00  99.97 █ GameObject 3944 #13 *124
  0.00  99.97 █ MonoImporter 3696 #7 *144

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