Unity 内存管理

1. Unity 内存分类

在 Unity 程序运行的时候，有三个内存管理层，分别是：

托管内存（managed memory）
C# 非托管内存（unmanaged memory）
原生（本机）内存（native Memory）

1.1 托管内存

脚本虚拟机（scripting virtual machine，VM）实现了托管内存系统（有时候也被叫做脚本内存系统）。VM 将托管内存分成了三个部分：

托管堆（managed heap）
- 同 CLR 的托管堆一样，被垃圾回收器（GC）管理。
脚本栈（scripting stack）
原生 VM 内存（native VM memory）
- 里面包含一些与生成的可执行代码相关的内存，比如泛型的使用，反射使用的类型的元数据。以及一些维持 VM 运行所需的内存。

在 Unity 中， C# 的运行时实际上就是脚本虚拟机或者叫做脚本后端（scripting backend）

Unity 脚本后端有两种：

Mono：基于 .NET 标准的公共语言运行时（CLR）；
IL2CPP：Unity 自己研发一套脚本后端，不完全遵守 .NET 标准。

两者的区别可以参考 C# 运行时与垃圾回收中公共语言运行时和 Unity C# 运行时两个小结的内容。

垃圾回收器

Mono 和 IL2CPP 的垃圾回收器都是使用的 Boehm-Demers-Weiser GC （简称 Boehm GC）。

Boehm GC 支持最基本的 标记-清除 算法，也可以开启 增量式+分代 功能（GC_enable_incremental()）。

在 Unity 编辑器中，Project Settings->Player->勾选 Use incremental GC 可以开启该功能（默认开启）。

1.2 非托管内存

C# 非托管内存层（C# unmanaged memory layer）允许你用 C# 的方式访问原生内存来微调（fine-tune）内存分配。

通过使用 Unity.Collections 域名空间下的数据结构，如 NativeArray，即可访问非托管内存。

如果使用 ESC 下的作业系统（Job system）和 Burst，则必须使用 C# 非托管内存。

1.3 原生内存

Unity 引擎的底层是通过 C/C++ 实现的。它有一套自己的内存管理系统，也被称作 原生内存 。绝大多数情况系，用户是不能直接访问或者修改这部分内存的。

原生内存里面存储了项目中的场景、资源（assets，比如纹理、网格）、图形API、图形驱动、子系统、插件缓存以及其他的内存分配。用户通过封装的上层 C# 接口来间接访问和操作这些内存中的数据。

2. 内存的管理

2.1 托管内存

对于托管堆，是由垃圾回收器自动管理其内存的申请和释放。不过在一些特殊情况下，需要手动调用垃圾回收时可以使用代码 System.GC.Collect() 。

不过需要注意的是，手动调用 GC 会完整扫描整个堆，可能会导致游戏卡顿。

此外，GC 的触发并不会回收原生内存中对应的游戏对象（资产，或者说资源）。所以需要通过 Unity 提供的 API 管理原生内存中的资源的加载和释放。

2.2 原生内存（资源原理）

2.2.1 资源的加载方式

Unity 的资源加载方式主要分为两种：

静态加载：在 Editor 的 Inspector 中为 GameObject 直接设置资源；
动态加载：在游戏运行的时候加载资源到内存然后通过代码设置资源。

在 Unity 官方文档中只提到了资源的动态加载，不过在资源文件夹小结提到了：

资源文件夹里面的资源不必在 Inspector 窗口中提前给任何 GameObject 设置，而是通过 Resources.Load() 在游戏运行时加载。

为了方便与动态对应，我们将在 Inspector 窗口中直接给 GameObject 设置资源的方式称为资源的静态加载。

静态加载的方式最简单直观但是会有以下几个问题：

有的资源是需要在游戏运行时根据情况加载的；
随着游戏体量的增大，资源数量的增多通过 Inspector 来手动设置所有资源将会越来越麻烦；
不能将资源打包为更新包，单个游戏客户端的体积会变得非常大。

动态加载便是为了解决以上问题，尽管在操作上需要通过程序代码，而且处理不当可能会出现些其他问题，但是这是值得的。

2.2.2 资源的动态加载和卸载

目前 Unity 有三种动态资源加载卸载的方法。

Resources

名字为 Resources 的文件夹，在 Unity 引擎中被视作采用动态加载的资源的根目录。

通过 Resources 系列 API 对 Resources 文件夹中的资源进行动态加载和卸载。常用的方法有：

Resource.Load() ：加载指定资源并返回它；
Resources.UnloadAsset()：卸载指定资源；
Resources.UnloadUnusedAssets()：卸载未使用的资源；
- 注意，该方法内部会调用 GC，所以没有必要在其之后调用 GC.Collect() 释放托管堆内的内存；