源码角度分析Rebuild和Rebatch

前言

在 Unity 中，Rebuild 和 Rebatch 是优化 UI 渲染性能的重要概念。了解它们的原理可以帮助开发者优化游戏的性能，尤其是在使用 Unity 的 UI 系统时。

Rebuild

什么是Rebuild

当发生一些脏标记的行为时，被标记为脏的对象需要进行重新计算或渲染

图形组件Rebuild

在渲染Canvas前一帧，会去判断Graphic是否被标记为脏标记，如果是顶点脏标记就会去重建网格，如果是材质被标记为脏那么就会去重建材质

//重建方法
public virtual void Rebuild(CanvasUpdate update)
{
    if (canvasRenderer == null || canvasRenderer.cull)
        return;

    switch (update)
    {
        case CanvasUpdate.PreRender:
            //顶点被标记为脏（true）
            if (m_VertsDirty)
            {
                //更新网格
                UpdateGeometry();
                m_VertsDirty = false;
            }
            if (m_MaterialDirty)
            {
                //更新材质
                UpdateMaterial();
                m_MaterialDirty = false;
            }
            break;
    }
}


//网格刷新方法
private void DoMeshGeneration()
{
    if (rectTransform != null && rectTransform.rect.width >= 0 && rectTransform.rect.height >= 0)
        //更新网格数据
        OnPopulateMesh(s_VertexHelper);
    else
        //清除网格数据
        s_VertexHelper.Clear(); // clear the vertex helper so invalid graphics dont draw.

    var components = ListPool<Component>.Get();
    GetComponents(typeof(IMeshModifier), components);
    //https://zhuanlan.zhihu.com/p/340601601 可以看该链接去看这方法的作用
    //简介就是继承该接口的组件（Shadow Outline）也行进行刷新网格信息
    for (var i = 0; i < components.Count; i++)
        ((IMeshModifier)components[i]).ModifyMesh(s_VertexHelper);

    ListPool<Component>.Release(components);
    //将网格数据赋值给workerMesh
    s_VertexHelper.FillMesh(workerMesh);
    //存储数据供渲染
    canvasRenderer.SetMesh(workerMesh);
}



//材质更新代码
protected virtual void UpdateMaterial()
{
    if (!IsActive())
        return;
	//将数据赋值给了canvasRenderer
    canvasRenderer.materialCount = 1;
    canvasRenderer.SetMaterial(materialForRendering, 0);
    canvasRenderer.SetTexture(mainTexture);
}

布局组件Rebuild

简介
当组件发生一些脏标记行为时，对象就需要进行重建，例如ScrollRect组件的RectTransform组件参数发生了改变就会引发Rebuild

具体实现
拿ScrollRect组件举例，当修改了RectTransform的参数时

protected override void OnRectTransformDimensionsChange()
{
	//当该对象的RectTransform参数被修改时调用
    SetDirty();
}
//脏标记方法
protected void SetDirty()
{
    if (!IsActive())
        return;
	//通过LayoutRebuilder类去把该对象收集到CanvasUpdateRegistry类中去重建
    LayoutRebuilder.MarkLayoutForRebuild(rectTransform);
}

Rebuild是怎么被触发的

Graphic对象一共有两种脏标记，以下我只写一些常见引起脏标记行为
顶点被标记为脏

• 当修改fillAmount的数值时

• 修改了RectTransform

• 修改Image 的color

• 禁用或启用SetActive（两则都会标记为脏）

• 设置Image的SetNativeSize（两则都会标记为脏）

• 替换Sprite（两则都会标记为脏）

• 材质被标记为脏

  • 替换材质

  • 修改RectTransform

• ILayoutGroup（ScrollRect，LayoutGroup）对象发生脏标记
  布局脏标记

  • Graphic对象（Image）的禁用或激活
  • Text对象的字体大小修改或布局修改

触发收集的脏元素

CanvasUpdateRegistry.cs

//收集所有的布局或图形脏对象
private readonly IndexedSet<ICanvasElement> m_LayoutRebuildQueue = new IndexedSet<ICanvasElement>();
private readonly IndexedSet<ICanvasElement> m_GraphicRebuildQueue = new IndexedSet<ICanvasElement>();

//被注册的方法，被底层调用
private void PerformUpdate()
{
    UISystemProfilerApi.BeginSample(UISystemProfilerApi.SampleType.Layout);
    CleanInvalidItems();

    m_PerformingLayoutUpdate = true;

    m_LayoutRebuildQueue.Sort(s_SortLayoutFunction);
    var layoutRebuildQueueCount = m_LayoutRebuildQueue.Count;

    for (int i = 0; i <= (int)CanvasUpdate.PostLayout; i++)
    {
        UnityEngine.Profiling.Profiler.BeginSample(m_CanvasUpdateProfilerStrings[i]);

        for (int j = 0; j < layoutRebuildQueueCount; j++)
        {
            var rebuild = m_LayoutRebuildQueue[j];
            try
            {
                if (ObjectValidForUpdate(rebuild))
                	//重建布局元素
                    rebuild.Rebuild((CanvasUpdate)i);
            }
            catch (Exception e)
            {
                Debug.LogException(e, rebuild.transform);
            }
        }
        UnityEngine.Profiling.Profiler.EndSample();
    }

    for (int i = 0; i < layoutRebuildQueueCount; ++i)
        m_LayoutRebuildQueue[i].LayoutComplete();

    m_LayoutRebuildQueue.Clear();
    m_PerformingLayoutUpdate = false;
    UISystemProfilerApi.EndSample(UISystemProfilerApi.SampleType.Layout);
    UISystemProfilerApi.BeginSample(UISystemProfilerApi.SampleType.Render);

    // now layout is complete do culling...
    UnityEngine.Profiling.Profiler.BeginSample(m_CullingUpdateProfilerString);
    ClipperRegistry.instance.Cull();
    UnityEngine.Profiling.Profiler.EndSample();

    m_PerformingGraphicUpdate = true;

    var graphicRebuildQueueCount = m_GraphicRebuildQueue.Count;
    for (var i = (int)CanvasUpdate.PreRender; i < (int)CanvasUpdate.MaxUpdateValue; i++)
    {
        UnityEngine.Profiling.Profiler.BeginSample(m_CanvasUpdateProfilerStrings[i]);
        for (var k = 0; k < graphicRebuildQueueCount; k++)
        {
            try
            {
                var element = m_GraphicRebuildQueue[k];
                if (ObjectValidForUpdate(element))
                	//重建图形元素
                    element.Rebuild((CanvasUpdate)i);
            }
            catch (Exception e)
            {
                Debug.LogException(e, m_GraphicRebuildQueue[k].transform);
            }
        }
        UnityEngine.Profiling.Profiler.EndSample();
    }

    for (int i = 0; i < graphicRebuildQueueCount; ++i)
        m_GraphicRebuildQueue[i].GraphicUpdateComplete();

    m_GraphicRebuildQueue.Clear();
    m_PerformingGraphicUpdate = false;
    UISystemProfilerApi.EndSample(UISystemProfilerApi.SampleType.Render);
}

Rebatch 原理

Rebatch 是指 Unity 在渲染过程中重新组合批次的过程。批次（Batch）是指将多个渲染命令合并成一个，以减少 CPU 与 GPU 之间的通信开销。UI 元素的批次合并可以显著提高渲染性能，因为它减少了绘制调用（Draw Call）的数量。

什么是Rebatch

将多个对象合并渲染
https://zhuanlan.zhihu.com/p/340480771
作用
Rebatch（UI合批），当项目中的Drawcall数量过多时，就需要通过Rebatch来减少UIDrawcall的次数，常用的方法就是图集减少Drawcall的链接教程

Rebatch是怎么被触发的

Unity5.2后Rebatch的操作就放在了多线程操作（具体什么版本不清楚），所以Rebatch被触发的操作也找不到，

触发 Rebatch 的常见情况：

1. 改变材质或纹理。
2. 修改 UI 元素的透明度。
3. 更改 Z 轴顺序（渲染顺序）。
4. 动态添加或移除 UI 元素

优化

• 减少Rebuild的消耗

  • 引起元素Rebuild的操作就是发生了脏标记行为，所以减少脏标记行为就能减少Rebuild的消耗，
  • 当Canvas被标记为脏时就会重新计算（UWA：Canvas下的元素会先合并一个Sub-Mesh，最后合并成一个Canvas为单位的Mesh）

• 减少Rebatch的消耗

  • Rebatch会将Canvas下的元素进行提交渲染并缓存，直到Canvas下的某个元素发生了脏标记，那么就会去重新计算，所以减少脏标记的行为就可以减少Rebatch的消耗。

• 动静分离

  • Rebatch是以Canvas为单位提交的，所以当出现经常发生脏标记的元素可以单独放在一个Cnavas或Sub-Canvas下。这样可以减少Rebatch的消耗。

总结

• Rebuild 是重新生成 UI 几何数据和布局的过程。通过减少对 UI 元素属性的频繁修改和批量更新 UI 元素，可以优化 Rebuild。
• Rebatch 是重新组合批次的过程。通过使用相同的材质和纹理、减少透明度变化、合理组织 UI 层级结构，可以优化 Rebatch。

通过了解和优化 Rebuild 和 Rebatch，可以显著提高 Unity 游戏中 UI 系统的渲染性能。

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