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Unity项目如何消除JIT对卡顿的影响

发表于2016-07-19
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　　问题来源于某次对游戏中某性能热点的分析。我们发现在游戏中第一次做某些操作时，会有较大的一个顿卡，直觉告诉我们这里可能有资源的加载。可是一一展开Profiler堆栈，发现并没有任何Load相关的函数。好吧，于是进一步对函数体插桩进行分析，最终定位到的一些函数实现都非常的简单，不应该会产生这么大的事件消耗。无奈之下，观察了第二次做同样操作的profiler数据，发现同一个函数实现（注意，无资源加载），在第一次和第二次的时间消耗上有很大的差别。这与我们的常识不符合，同样的函数实现，同样的指令，为什么时间消耗有如此大的差别呢？

　　从下图可以看到，两次执行相同操作，在profiler中的消耗天差地别。从中选取一个非常简单的函数Bullet.SetOwern，可以看到第一次调用消耗0.04ms，第二次几乎无消耗了。



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public void SetOwner(Actor _owner)
 {
        m_creater.Actor = _owner;
        m_creater.Position = _owner.cachedTM.position;
        if (_owner.MoveHelper != null)
        {
            m_creater.PvPSn = _owner.MoveHelper.PvPSn;
        }
 }

　　此时我们怀疑是JIT机制在作祟。什么是JIT呢？

　　大家知道，C#是目前Unity使用最广泛的脚本语言，而C#首先会被翻译成CIL(Common Intermediate Language，通用中间语言，因为是微软开发，也称为MSIL，或简称IL)。而CIL可以在任何支持CLI（Common Language Infrastructure，通用语言基础结构）的环境中运行，如下图所示。感兴趣的童鞋，可以用反编译工具打开一个未加密的C#的dll看一下IL的真面目，或者看一下这篇博文，解释得很清楚http://www.cnblogs.com/murongxiaopifu/p/4211964.html。



　　而Unity采用了Mono这种CLI作为其编译、运行C#的处理器。此时终于轮到我们的主角JIT – Just In Time登场了。JIT是Mono的一种编译机制，相对于Mono的另一种编译机制AOT-Ahead Of Time来说，是一种更加灵活的处理方式。AOT是在编译期，就将所有的IL直接编译成机器可以识别的机器码，运行时直接执行机器码即可；而JIT，则是在运行时才将IL编译成机器码，这么做的好处，是可以实现代码的热更新，但是同时带来的，则是在首次运行时产生的编译消耗。

　　有了这个猜想之后，我们做了一个简单的测试，在游戏一开始运行的时候，将整个Assembly-CSharp.dll里面的所有函数全部找出，并且尝试访问一下这些函数，目的是提早触发JIT。

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private void WarmUpCode()
{
    Assembly ass = Assembly.GetExecutingAssembly();
    Type[] types = ass.GetTypes();
    for (int i = 0, imax = types.Length; i < imax; ++i)
    {
        Type type = types[i];
        MethodInfo[] methods = type.GetMethods(BindingFlags.DeclaredOnly |
                            BindingFlags.NonPublic |
                            BindingFlags.Public | BindingFlags.Instance |
                            BindingFlags.Static);
        for (int j = 0, jmax = methods.Length; j < jmax; ++j)
        {
            MethodInfo method = methods[j];
            if (!method.IsGenericMethod && !method.IsAbstract && !method.IsConstructor)
            {
                method.MethodHandle.GetFunctionPointer();
            }
        }
    }
}


　　再次测试之后，性能热点消失了。不过随后就发现，预先JIT的时间消耗很大，即使在高端机上（我们在三星NOTE3上测试），也需要消耗8秒左右。因为每次启动游戏，都需要消耗8秒，这个对用户体验来说是个很大的伤害。

　　既然不能再使用这种量大面广的地图炮，我们只能尝试精确打击。要精确打击，就需要搜集到在性能热点发生时进行JIT的函数，然后只对这些函数所在的类（Type）进行预先JIT。由于游戏的逻辑复杂，而且引入各种组件之后（BT和AGE），调用栈极其深，想靠手动搜集这些函数似乎不太可能；进一步说，以后还会遇到其他的需要预先JIT的地方，手动搜集费时费力，也不具备可重用性。

　　此时我们又想到了Mono，因为JIT是在Mono中进行的，那么我们是否可以从Mono中尝试获取JIT相关的信息呢？

　　打开Mono的源代码搜索关键字“jit”，果然找到了一些相关的函数，经过筛选，锁定了一个函数：

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/**
 * mono_compile_method:
 * @method: The method to compile.
 *
 * This JIT-compiles the method, and returns the pointer to the native code
 * produced.
 */
gpointer
mono_compile_method (MonoMethod *method)
{
    char temp[512];
    if (!default_mono_compile_method)
    {
        g_error ("compile method called on uninitialized runtime");
        return NULL;
    }
 
    return default_mono_compile_method (method);
}


　　从函数的注释中也可以看出，这里是JIT的必经之路，并且也可以通过参数MonoMethod获取到我们想要知道的函数信息。说干就干，在函数中添加了数据采集的代码，果然可以获取到JIT的信息了。

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/**
 * mono_compile_method:
 * @method: The method to compile.
 *
 * This JIT-compiles the method, and returns the pointer to the native code
 * produced.
 */
gpointer
mono_compile_method (MonoMethod *method)
{
    char temp[512];
    if (!default_mono_compile_method)
    {
        g_error ("compile method called on uninitialized runtime");
        return NULL;
    }
     
    if(strcmp (method->klass->name, "Object") != 0)
    {      
        if(method->klass->name_space != NULL && strcmp(method->klass->name_space, "") != 0)
        {
            sprintf(temp, "node: {%s@%s.%s}n",
                method->klass->image->assembly_name,
                method->klass->name_space,
                method->klass->name);
        }
        else
        {
            sprintf(temp, "node: {%s@%s}n",
                method->klass->image->assembly_name,
                method->klass->name);
        }
         
        jitTracker_output(temp);
    }
 
    return default_mono_compile_method (method);
}


　　但是此时获取到的仍旧是全部的JIT信息，还不符合我们精确打击的要求。原理上说，我们需要在性能热点发生时，搜集 JIT的信息，很自然的，我们需要添加一个标志位来判定是否采集。同时在C#中，我们调用接口来开关这个标志位，就可以实现精确打击的目标了。

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void unity_mono_enable_jit_dump(boolean flag)
{
    gEnableLeakDetect=flag;
}
 
 
 
[DllImport(“mono”)]
public static extern void unity_mono_enable_jit_dump (bool flag);
 
void PerformanceBottleneck()
{
        unity_mono_enable_jit_dump(true);
 
        // BottleneckCode
        //…
        //…
 
        unity_mono_enable_jit_dump(false);
}

　　经过精确的定位，最终找到100+个type，对这些type做了预先JIT之后，性能热点得以解决。

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标签：

游戏开发UnityMonoPVPAOT大型多人在线