Unity3D 进阶教程 - 13 代码性能优化

概述

前两篇专注于渲染和内存两个硬件的优化。这一篇回到 代码本身——同样的逻辑，不同的编码方式性能差距可达 10 倍以上。

代码性能优化的核心原则：选择正确的数据结构和算法，然后用编译器友好的方式编写。

1. 数据结构选择

1.1 List vs Array vs HashSet vs Dictionary

操作	List	Array	HashSet	Dictionary
顺序遍历（10K 元素）	0.02ms	0.02ms	0.10ms	0.10ms
查找（1K 次）	15ms（O(n)）	15ms	0.02ms（O(1)）	0.02ms（O(1)）
内存	低	最低	中	高

选择建议：

// 只需要顺序访问 -> Array 或 List
var items = new[] { 1, 2, 3 };

// 需要快速查找 + 不重复 -> HashSet
var activePlayers = new HashSet<Player>();

// 需要 Key-Value 快速查找 -> Dictionary
var playerScores = new Dictionary<string, int>();

1.2 使用 NativeContainer 和 Burst

using Unity.Collections;
using Unity.Jobs;
using Unity.Burst;

[BurstCompile]
public struct UpdateBulletJob : IJobParallelFor
{
    public NativeArray<Vector3> positions;
    public NativeArray<Vector3> velocities;
    public float deltaTime;

    public void Execute(int index)
    {
        positions[index] += velocities[index] * deltaTime;
    }
}

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2. 字符串优化

// 慢：每次 += 产生新字符串
string log = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++)
    log += i + ", ";

// 快：StringBuilder
var sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++)
    sb.Append(i).Append(", ");

// 利用 ReadOnlySpan 避免子串分配
ReadOnlySpan<char> span = "Hello, World!";
var sub = span[7..12]; // 不分配

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3. 循环优化

3.1 缓存友好遍历

// 慢：逐字段遍历，数据不连续
for (int i = 0; i < count; i++)
{
    // positions[i], velocities[i] 分别在不同内存区域
}

// 快：结构体数组，连续存储，一次缓存加载多个元素

3.2 减少循环内部分支

// 慢：循环内有分支
for (int i = 0; i < enemies.Count; i++)
{
    if (enemies[i].isActive)
        enemies[i].UpdateAI();
}

// 快：先过滤再处理
var active = new List<Enemy>();
for (int i = 0; i < enemies.Count; i++)
    if (enemies[i].isActive) active.Add(enemies[i]);

for (int i = 0; i < active.Count; i++)
    active[i].UpdateAI();

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4. GetComponent 与反射

// 慢：每帧 GetComponent
void Update()
{
    var rigidbody = GetComponent<Rigidbody>();
    rigidbody.AddForce(Vector3.up);
}

// 快：缓存
private Rigidbody _rigidbody;

void Awake()
{
    _rigidbody = GetComponent<Rigidbody>();
}

void Update()
{
    _rigidbody.AddForce(Vector3.up);
}

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5. 性能对照表

操作	相对速度
int x = 0	~0.3 ns
obj.Method()	~3 ns
interface.Method()	~8 ns
delegate.Invoke()	~15 ns
GetComponent()	~200 ns
FindObjectOfType()	~2 us
Instantiate()	~500 us

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总结

• 数据结构选型 是性能的基石
• 字符串是性能杀手，StringBuilder 和 ReadOnlySpan 是主要工具
• 循环优化 合并分支、缓存友好
• 缓存一切 GetComponent 结果
• 只在 Profiler 确认的瓶颈处优化，不要提前优化

下一篇将切入 ECS 实体组件系统，进入 Unity 数据驱动架构的实战领域。