使用Unity Addressables可寻址资源系统

Rubén Torres Bonet是一名优秀的游戏开发者，参与开发的游戏包括：《Time Stall》、《Catan Universe》、《Diamond Dash》、《Jelly Splash》等，这些游戏面向Oculus Quest、Android、iOS、PS4、Xbox One等多个平台，全球的累计安装量超过3000万次。

本文，Rubén Torres Bonet将分享使用Unity Addressables可寻址资源系统的方法。

引言

如果你正带领着一支由程序和美术组成的团队，在6个月内要完成将精美的PS4 VR游戏移植到Oculus Quest，并且面临只有1个月的时间处理内存减半的问题。

你会怎么做？我们可以考虑使用Unity Addressables可寻址资源系统。

在移植的过程中，我们必须同时处理多项复杂的任务，不同的开发者会有不同的考虑方向。但哪项任务会最耗费时间呢？

我猜超过70%的人会说：在把游戏移植到Oculus Quest平台时，CPU和GPU的性能是开发者面临最大的问题。

性能是VR游戏中最难提升的方面之一。对于这类优化，我们需要对产品有深入的了解。但这是一个极为耗时的过程，有时我们甚至无法进一步优化，只能牺牲大量游戏内容和图形效果。但这样导致移植出来的成品不符合玩家的期待，这也是非常棘手的问题。

“性能”这个词往往让开发者感到不寒而栗。Oculus Quest平台的性能是怎样的？项目在Oculus Quest的运行效果如何？

实际上，如果对Oculus Quest有一定开发经验，你可能知道，其实把Oculus Quest作为移动硬件来看，它的功能是非常强大的。Oculus Quest的主要区别在于它的主动冷却系统，该系统对可用CPU/GPU硬件级别提供了其它移动平台没有的大幅提升效果。

此外对于Oculus Quest的软件方面，和通用的Android变体相比，专用操作系统更加适合对虚拟现实渲染进行优化。

在过去几年中，移动硬件正在快速赶上独立平台。但要实现持续在72fps下渲染依旧非常困难，特别是从高端平台移植的VR项目。更确切地说，谈到Oculus Quest的移植时，我们必须把该平台设想为使用带有屏幕、电池、四个摄像头和一个风扇的高通骁龙835处理器的设备。

这款设备的缺点从其它角度看也可以是优点。该移动平台是经过大量研究的硬件，如今有很多已知的技巧可以快速把其CPU和GPU的负载降低到可以接受的程度。

我们任务重点是：和PS4相比，Oculus Quest减少了一半RAM内存。PS4的RAM内存是8GB，而Oculus Quest是4GB。

这是粗略估算的结果，因为在两个平台上，操作系统都不会允许使用所有内存，这样它可以跟踪一些子系统，让生态系统正常工作。在Oculus Quest上，我们最多可以使用约2.2 GB的RAM内存，否则会出现问题。

合适的内存处理对游戏来说非常重要，因为有两个限制：

• 严格的内存限制：如果超过特定使用量阈值，操作系统会直接关闭游戏。

• 缓冲的内存限制：除了特定限制外，在用户最小化游戏窗口，脱下VR设备，或走出Oculus Guardian区域时，操作系统也可能会关闭游戏，

我们不希望这些问题出现在游戏中，否则可以想想一名玩家在丢失2小时游戏进度后的愤怒。

2.2 GB的可用RAM内存其实并不多。对于从一开始就跟踪统计数据的新项目，这并不是问题，但如果要移植项目到性能大幅降低的硬件，这会是一个大问题。

如果过去处理过类似的移植过程，你一定明白减半游戏的RAM内存预算有多么困难。这项任务取决于游戏架构是否对这种改动做好准备。

减小内存压力的最常用方法包括：调整资源压缩设置、优化脚本、减少着色器变体等。

根据项目的具体情况，调整纹理导入设置是我们的首选方法，但如果需要的话，我们也可以压缩网格、动画和音频。但这些方法本身非常复杂，而且有一定限制。

不是所有平台都支持相同的导入设置，面向多个设备构建会大幅提升构建管线的开销，更不用说QA阶段、美术、设计和编程方面的复杂性。开发者要考虑：某款Android设备是否支持ASTC或ETC2？

我们也希望构建64位的版本，同时在32位版本上留住玩家。我们要想好到底要创建多少个APK版本，更糟糕的是，游戏的每次更新都要对每个版本分别管理和测试。我们希望让工作变得轻松，所以我们不应该只依赖这些方法。

我们希望更进一步，让事情尽可能简单，特别是在进行移植的时候。为了性能而重新设计游戏是最坏的选择，不如不进行移植。

由于以上这些原因，我们将介绍传统资源管理方法和可寻址资源管理系统。它将帮助你在数小时内减半项目的内存预算。

为了展示这个过程，我们会把简单的旧项目移植到全新的Unity Addressables可寻址资源系统。

下图是使用Unity Addressables的最终效果图。

 

使用Unity Addressables的原因

我们的目标是分析如何轻松改进内存，快速实现改进效果。最有效最简单的实现方法是：加载初始场景，打开Profiler性能分析器。

由于未优化的游戏架构可以在游戏中任意时间点频繁进行分析，所以最快捷的检查方法是：对初始场景进行性能分析。因为不少游戏经常有开销很大的脚本，它会造成资源引用过度消耗性能。

无论在特定时间是否使用某些资源，这类脚本组件会一直独立加载所有资源。如果游戏容易受到内存容量的限制，那么这是风险很大的使用方法，因为游戏无法随着开发者添加资源而扩展，例如：未来加入的DLC内容。

如果开发者要面向不同的设备开发，每种设备会提供不同的内存预算，我们必须考虑最糟糕的内存情况。

另一方面，是否有传统资源管理方法可以提供很好使用效果的情况呢？答案是肯定的。

如果你正在为PS4等同类平台开发项目，大多数要求已经在一开始决定好，使用全局对象的优点可能会胜过新内存管理系统的额外复杂度。

如果有足够好的使用效果，使用传统全局对象满足所有需求是一种很好的解决方案。这样可以简化代码，预加载所有引用的资源。但在任何情况下，传统的内存管理方法不适合打算挑战硬件极限的开发者。

现在，我们开始使用Unity Addressables可寻址资源系统吧。

学习准备

我们需要使用Unity 2019.2.0f1或更高版本，然后从GitHub上下载的Level 1项目：

https://github.com/The-Gamedev-Guru/Unity-Addressables-Level-1/archive/master.zip

Unity Addressables - 红色天空盒

Level 1开发者：传统资源管理方法

我们从最简单的传统资源管理方法开始。在本示例中，需要在我们的组件中有天空盒材质的直接引用列表。

设置过程只需简单的三步：

• 通过Git下载Level 1项目。

• 打开Unity Hub，添加Add按钮。找到下载目录，打开项目文件。

• 在Windows系统，按下Ctrl+P，在Mac系统，按下CMD+P。

我们可以按下按钮修改天空盒。这种方法很原始，也非常乏味。

我们的项目结构围绕着两个主要系统。我们有SkyboxManager游戏对象，其中的组件是保存天空盒材质引用的主要脚本，可以根据UI事件来切换材质。

using UnityEngine;

public class SkyboxManager : MonoBehaviour

{

    [SerializeField] private Material[] _skyboxMaterials;

    public void SetSkybox(int skyboxIndex)

    {

        RenderSettings.skybox = _skyboxMaterials[skyboxIndex];

    }

}

SkyboxManager对象为UI系统提供功能，可以通过使用RenderSettings API，应用特定材质到场景设置。

其次，我们有CanvasSkyboxSelector。该游戏对象包含一个画布组件，用于渲染一组垂直分布的按钮。

点击每个按钮时，它会调用之前提到的Manager函数，根据按钮ID交换渲染的天空盒。也就是，每个按钮的OnClick事件会在Manager对象调用SetSkybox函数。

场景的层级窗口

我们按下Ctrl+7或Cmd+7，或者点击Window > Analysis > Profiler，打开性能分析器，点击顶部的“录制”按钮。

几秒后停止录制，查看各项指标信息：CPU，内存等。项目的性能结果很好。我们会专注于内存部分，简单的视图模式会展示以下内容。

简单的内存性能分析结果

考虑到我们只会在一段时间展示一个天空盒，纹理大小的数值非常夸张，这是我们会在很多未优化项目中发现的情况。

在示例场景中，我们只使用了几个天空盒而已。而在其它项目中往往会有角色、星球、音效、音乐等更多内容。

现在我们要把内存分析部分切换为细节模式，然后进行查看。

详细的内存分析结果

我们发现所有天空盒纹理都加载到内存中，但每次只会显示一个天空盒。但这个简单的架构使用了400MB左右的内存。

这样的结果无法令人满意，特别这仅仅是游戏的一小部分。解决这个问题的方法是我们下一部分所谈到的使用Unity Addressables可寻址资源系统。

Level 2开发者：使用Unity Addressables

开发游戏时，我们往往会从Level 1部分的情况开始，现在我们将学习使用Unity Addressables可寻址资源系统来进行处理。

访问GitHub获取Level 2项目文件：

https://github.com/The-Gamedev-Guru/Unity-Addressables-Level-2/archive/master.zip

通过对性能分析器的观察，我们知道，虽然每次只会使用一个天空盒，但是项目中所有天空盒都会加载到内存中。因为我们可能会遇到不同资源变体数量的限制，所以这并不是有可扩展性的解决方案。

现在，我们来学习使用Unity Addressables可寻址资源系统摆脱传统资源管理方法的束缚。

首先，添加新工具Unity Addressables可寻址资源系统的API。我们要安装Addressables资源包，打开Window > Package Manager，窗口如下图所示。

 

Unity资源包管理器

安装好Addressables资源包后，我们要把材质标记为可寻址资源，在检视窗口勾选Addressable。

Level 2资源管理方法：使用Unity可寻址资源

这可以让Unity在可寻址资源数据库包含这些材质和纹理依赖。该数据库会在我们的构建中用来打包资源为多个部分，从而在游戏中任意时候轻松加载。

打开Window > Asset Management > Addressables，此时会打开我们的数据库。

Level 2资源管理方法：主窗口

我们查看之前的SkyboxManager脚本，注意到该脚本仍旧保存着资源的直接引用。我们不希望这样，所以必须告诉脚本如何使用间接引用，即使用AssetReference。

下面，我们要优化脚本组件。

using UnityEngine;

using UnityEngine.AddressableAssets;

using UnityEngine.ResourceManagement.AsyncOperations;

public class SkyboxManager : MonoBehaviour

{

    [SerializeField] private List<AssetReference> _skyboxMaterials;

    private AsyncOperationHandle  _currentSkyboxMaterialOperationHandle;

    public void SetSkybox(int skyboxIndex)

    {

        StartCoroutine(SetSkyboxInternal(skyboxIndex));

    }

    private IEnumerator SetSkyboxInternal(int skyboxIndex)

    {

        if (_currentSkyboxMaterialOperationHandle.IsValid())

        {

            Addressables.Release(_currentSkyboxMaterialOperationHandle);

        }

        var skyboxMaterialReference = _skyboxMaterials[skyboxIndex];

        _currentSkyboxMaterialOperationHandle = skyboxMaterialReference.LoadAssetAsync();

        yield return _currentSkyboxMaterialOperationHandle;

        RenderSettings.skybox = _currentSkyboxMaterialOperationHandle.Result;

    }

}

我们对以上代码进行一些解释。

• 主要改动发生在第7行，我们在此利用AssetReference保存了一组间接引用。修改后，材质在被引用时不会自动加载。我们必须明显指定加载操作，它们才会进行加载。之后，请在编辑器中重新指定该字段。

• 第13行：由于现在使用异步工作流程，所以我们倾向于使用协程。我们会开启一个新的协程，用于处理天空盒材质的变化。

• 在第18－20行，检查是否有天空盒材质的句柄，如果有，我们会释放之前渲染的天空盒。每次使用Addressables API执行这类加载操作时，我们都会得到为之后操作保存的句柄。句柄是一种数据结构，包含有关特定可寻址资源管理的数据。

• 在第23行，我们将特定可寻址引用解析到天空盒材质，然后调用它的LoadAssetAsync函数。我们在第25行使用yield关键字，因此我们会在进一步处理前等待这项操作。由于使用了泛型，所以不需要开销较大的调用。

• 最后，在材质和依赖加载后，我们会在第26行修改场景的天空盒。材质会在Result字段提供，该字段属于我们用来加载材质的句柄。

Level 2资源管理方法：AssetReference列表

现在我们查看该方法的实际效果，执行的步骤如下：

• 在Addressables窗口中，单击Build Player Content，构建内容。

• 然后为所选择的平台构建版本。

• 运行版本，将它和内存分析器连接起来。

Build Player Content选项

如下图所示，我们看到性能分析结果非常出色。

内存分析器

优秀的性能分析结果可以改善多个方面，这意味着玩家可以在低端设备上玩你的游戏，也会为游戏开发者带来更多收入。这就是Addressables可寻址资源系统的强大功能。

Addressables系统会给团队带来少量成本。程序员必须支持异步工作流程，使用协程很容易实现该工作流程。设计师需要学习Addressables系统的功能，例如：可寻址分组，积累经验来作出聪明的决策。

使用Unity Addressables可寻址资源系统，我们实现了以下效果：

• 适当的内存管理功能。

• 更快的初始加载速度。

• 更快的安装速度，减少应用的存储大小。

• 更好的设备兼容性。

• 异步架构。

• 能够在网上存储内容，把数据和代码互相分离。

 

进阶内容：实例化和引用计数

我们将Unity Addressables工作流程应用到了天空盒，由于每次只会启用一个天空盒，所以过程非常简单，但我们在游戏中要管理的东西不只是天空盒。

例如，我们可能会给游戏角色添加变体。这个角色可能是玩家角色，也可能是敌人角色，这样难度就变大了。

现在我们不只是要卸载资源并加载新资源，我们可能打算卸载的资源正在被其它实例使用，这种情况下如何进行内存管理呢？

Unity可以使用自带的集成引用计数器来处理这种情况。这意味着：每次我们实例化某个资源时，它会自动增加引用数量。每次我们卸载资源时，引用计数会减小。如果引用数量减小为0，即不存在任何实例，那么该资源便可从内存卸载。

这些操作可以使用下面的结构完成。

var operationHandle = prefabMaterialReference.InstantiateAsync(transform, true);

yield return operationHandle;

// ...

Addressables.ReleaseInstance(operationHandle);

请注意：低于Unity 2019的版本中Instantiate和Destroy不会更新引用计数，这些计数只受到Addressables系统的InstantiateAsync和ReleaseInstance变体的影响。因此，我们要避免在使用Addressables系统时，使用到Instantiate和Destroy。

其它加载方式

如果你希望使用硬编码的资源字符串标识符，而不是使用AssetReferences，我们可以在Manager类中使用其它结构。

它们的行为是相似的，该结构会返回开发者可以命令的async操作句柄。由于它有泛型形式，Result字段会设为我们最初传入方法调用的类型。

_currentSkyboxMaterialOperationHandle = Addressables.LoadAssetAsync<Material>("Skybox" + skyboxIndex);

我们传入函数的字符串标识符不仅可以在资源检视窗口设置，也可以在Addressables主窗口设置。此外，我们也可以加载某个标签的所有资源，这样有助于预加载所有会在后面关卡生成的敌人。

在网络提供内容

Level 3 开发者: 进阶使用Addressables

在前面两部分内容中，我们通过从传统资源管理系统转为Addressables系统的工作流程，实现了很好的性能提升。只需要少量的时间成本，我们就可以更好扩展项目中的资源，同时保持较低的内存使用量。

我们目前只探索了Addressables系统的部分功能，我们仍可以使用这个不同寻常的系统通过多种方法改进项目。

对于Addressables系统，我们不必记住所有详细功能，但建议开发者对所有功能进行大致的了解，因为在开发过程中，我们可能会遇到更多挑战。

了解Addressables的全部功能会给我们提供帮助，因此我们准备了额外的指南，你可以在指南中了解以下内容：

• Addressables窗口。

• Addressables系统的分析：内存泄漏会产生很大问题。

• 通过网络供给减少用户等待的时间。

• 构建管线集成。

• 实际方法：加速工作流程，不必花10分钟以上的时间等待。

更重要的是，该指南可以回答下列问题：

• Send Profiler Events有什么潜在影响？

• AddressableAssetSettings API的实用性如何？
  

• 如何把所有内容和BuildPlayerWindow API集成？

• Fast Mode，Virtual Mode和Packed Mode的区别是什么？
  

请发送“可寻址指南”到微信公众号后台，获取指南文档下载地址。

小结

本文，我们介绍了项目挑战：在一个月内，为面向Oculus Quest开发的项目减少一半的内存预算。Unity Addressables可寻址资源系统帮助我们按时完成耗费时间的任务，避免对大量游戏内容进行重新设计，通过导入设置几乎无法实现这些目标。

Addressables可寻址资源系统是一个很有前景的系统，Unity开发人员正在努力改进该系统。它适用于正式制作，而且提供完善的文档。

我们可以把使用Addressables可寻址资源系统看做一项中期投入。投入一些时间，让项目在未来数月或来年得到提升。不仅我们从中受益，由于游戏可以支持更多设备，更多玩家也将能够玩你的游戏。

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