WebAssembly基准测试：加载时间和性能
我们在《Unity 2018.2正式支持WebAssembly》中介绍了WebAssembly及其优于asm.js的地方。本文将介绍Unity WebGL在四大主流浏览器中的性能和加载时间。
自从2015年底，我们运行Unity WebGL基准测试并发表测试结果以来，现在Unity和浏览器厂商都发布了很多新版本，增加了对WebAssembly的支持并实现了启动后优化。
对于Unity，那意味着引擎迎来了很多变化，包括新功能和优化，以及WebGL2.0图形API支持和更新后的emscripten。
新变化的效果将会如何呢？根据我们在上一篇文章中所谈的，相对于上次使用asm.js得到的基准测试结果，我们希望Unity WebGL能够得到更好的执行效果和更快的加载时间。
测试方法
我们使用Unity 2018.2.5f1基于以下Unity WebGL Player设置重构了Benchmark项目。
对于WebAssembly，我们使用了前一篇文章介绍的自动堆增长功能，所以我们将Memory Size设为最小值。为了测试asm.js，我们制作了另一个版本，Memory Size设为512MB，该值足以运行基准测试。我们还相应地修改了链接目标。
我们测试了四大主流浏览器：Firefox 61、Chrome 70、Safari 11.1.2和Edge 17。这些大都是撰写本文时各个浏览器的最新稳定版本，Chrome 70是个例外，该版本将在下个月发布，其中包含性能回归修复。和Firefox 61相比，Firefox 62的性能有所下降，我们已向Mozilla报告了该问题。
和上一次性能测试相反，这次我们只测试64位桌面浏览器，以保证结果的一致性，我们使用了较新的系统和硬件：
Windows 10 - Intel Xeon W-2145,32GB RAM，NVIDIA 1080
MacOS 10.13.6 - 2018 MacBook Pro 15“，Radeon Pro 560X
如果你想在自己电脑上运行基准测试，请点击链接进行测试，或下载测试项目压缩包。
Benchmark project
http://files.unity3d.com/marcot/benchmark2018-project.zip
Benchmark项目测试压缩包
https://files.unity3d.com/marcot/benchmarks2018.zip
请注意：根据测试时浏览器版本和系统，硬件的不同，得到的性能结果会有所不同。请在Windows系统上使用64位浏览器。你也可以在移动设备上运行基准测试。该版本中显示Unity WebGL不支持移动设备的警告栏已被禁用。
加载时间
从Unity 5.6开始，Unity WebGL会生成多个unityweb文件，包括代码、数据和JS Framework文件，这些文件会在启动时下载，或是在加载相同内容时从浏览器的IndexedDB缓存中抓取。
这和WebAssembly与asm.js的工作方式类似，然而，因为生成的Wasm代码更小，所以加载Wasm代码的速度会更快。Benchmark项目会输出4.6 MB的压缩Wasm代码，asm.js版本则会输出6.1MB的代码，其中代码文件为5.6 MB，JS Framework文件约87KB。
由于网络延迟会影响测试结果，我们测试了Benchmark项目的重复加载结果，并在本地提供构建文件。此外，为了加快unityweb文件从IndexedDB加载的速度，我们修改cacheControl的设置为immutable。
下面代码也可以用于自己项目的HTML模板：
var instance = UnityLoader.instantiate("gameContainer", "%UNITY_WEBGL_BUILD_URL%", {
onProgress: UnityProgress,
Module : {
cacheControl: {"default": "immutable"},
}
}
该方法结合Name Files As Hashes设置后效果很好，Name Files As Hashes设置使Unity生成了独特的文件名。
1
WebAssembly vs asm.js
首先我们要了解WebAssembly和asm.js中打开主屏幕所需的时间，数值越小越好：
测试结果：
在Windows和macOS上，Firefox的加载时间都非常快。
在使用WebAssembly时，Chrome和Edge的加载速度都明显比asm.js更快。
除了Safari，所有浏览器加载WebAssembly的速度都比asm.js快。
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深入研究加载时间（仅限WebAssembly）
现在了解一下WebAssembly的相关参数。我们将要测试：
WebAssembly实例化时间：WebAssembly的编译和实例化过程所花的时间。
引擎初始化时间：Unity引擎初始化和加载首个场景所花的时间。
进入屏幕时间：渲染第一帧所花的时间。
交互时间：加载和取得稳定帧率所花的时间。
我们重载了Benchmark项目，以从IndexedDB缓存抓取unityweb文件：
测试结果：
Firefox在Windows和Mac上的总体速度都是最快的。
Edge的执行效果很好。它可以很快的编译Wasm，甚至比Firefox更快，但是在初始化Unity时的速度较慢。
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分层编译
根据观察，和asm.js相比，所有浏览器加载WebAssembly的速度都更快，但是为什么会得到该结果呢？
这主要因为开发人员为WebAssembly实现了分层编译。这意味着浏览器会在启动时执行快速编译通道，然后优化主要功能。
Firefox于今年1月推出了带有分层编译器的Firefox 58。Chrome在Chrome 69中推出了Litoff编译器。为了让你了解该编译方法的效果，下面是Chrome中启用和禁用Litoff编译器产生的不同结果：
我们可以看到，引擎初始化时间没太大区别，但是WebAssembly实例化的速度却大幅提高。这是很好的消息，因为加载时间对于Web来说至关重要。
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实际项目的加载时间
Benchmark项目没使用太多资源，而是使用了少量脚本。代码和数据文件都比较小，但是实际项目会有更大的版本文件，这将影响最终用户的体验。
虽然目前缓存的加载时间很短，但我们仍要优化构建大小，以便首次加载时间更合理。如果用户在第一次加载内容时中断，就不会再有二次加载过程。
可能影响加载时间的因素还有着色器编译和音频解码，所以建议尽可能缩短这二个过程的时间。着色器的复杂度和音频资源大小都会影响加载的速度。
性能
基准测试由一系列场景组成，这些场景会测试Unity引擎的不同部分，并根据有限时间内的迭代次数得出测试分数。
上一次Firefox的表现优于其它浏览器。让我们看看这次发生了什么变化。
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WebAssembly vs asm.js
下图是使用WebAssembly和asm.js得到的总分对比，分数越高越好：
测试结果：
使用WebAssembly时，所有浏览器得到的分数都比较高。
在Windows系统上，所有浏览器都得到了差不多的结果。
在MacOS上，Firefox的结果优于其它浏览器。注意，即使是Firefox上asm.js的实现也比其它浏览器中WebAssembly的实现更快。
Safari是从WebAssembly受益最大的浏览器，因为Safari不支持asm.js优化。
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评分分析（仅限WebAssembly）
现在查看一下各部分的基准测试评分，下图经过调整使Chrome的评分等于1：
在几乎所有基准测试场景中，Firefox都是最快的浏览器，而且在部分独立测试中也表现优秀。然而，如果使用Firefox 62进行测试的话，就不会得到那么好的结果，原因是前面所提到的性能回归问题，我们希望该问题在不久后解决。
WebGL2.0在之前没有进行过基准测试，该功能在这次的版本中默认启用。所以，Chrome和Firefox使用WebGL2.0，而Edge和Safari仍使用WebGL1.0。我们曾禁用WebGL2.0进行测试，使所有浏览器使用相同的图形API，但这样做并没有对测试结果产生什么影响。
不考虑简单演示项目的话，WebGL2.0能降低GC压力，因此帧率会更加稳定。
结语
今天的浏览器的加载速度更快，性能更好，这都得益于WebAssembly。与asm.js相比，WebAssembly将使Web内容拥有更一致的用户体验。话虽如此，我们仍建议开发者优化自己的项目，并在不同的浏览器和系统/硬件环境下进行测试。
未来我们或许还会更新基准测试项目，使它涵盖其它功能，例如：ECS和C# Job System，并测试WebAssembly流式实例化和编译过程，以及即将推出的多线程支持。
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