图形引擎实战：Spine动画性能优化

首先说明，本篇文章不涉及Spine操作与应用层面的内容，仅针对Spine在Unity中的性能优化。并且本次优化的背景是项目需求，该项目的Spine动画特征是：拥有大量Spine组件，但是每个Spine组件中只包含1-2个动画片段（AnimationClip）。所以本篇文章没有针对多动画片段（AnimationClip）的优化内容。

一、Spine2D简介：

Spine 2D 是一款针对游戏开发的 2D 骨骼动画编辑工具。相比于传统的逐帧动画，Spine2D内存占用体积更小，所需美术资源更少等等。Spine2D提供了良好的 Unity 支持，包括导入工具和运行时库，使得 Spine 动画能够轻松地集成到 Unity 项目中。

二、Spine2D在Unity中的性能优化

2.1 Unity中Spine2D存在的问题：

• Spine动画加载时发生卡顿（掉帧）。
• Spine相关mono内存过大。

2.2 性能分析工具介绍

上述两点问题是如何发现的？这就离不开性能分析工具了，本章介绍2种常用的分析工具（干货请移步2.3章节）。
（需要注意由于项目是移动端开发，所以实际性能指标，应打包安装到手机后在做性能分析才是正确的。）
2.2.1 Unity Profiler

1. CPU Usage 使用Unity的性能分析工具Profiler，查看CPU Usage ①下的时间花费情况以及帧率。在同行右侧观测曲线图来查看相关信息。并且也可以通过下方的“详细信息面板”②中，切换Timeline视图到Hierarchy视图③，并在同行选择“Time ms④”方便查看时间花费情况。在Profiler上方有个“Deep Profile⑤”开关，启用 Deep Profile 设置后，性能分析器会对脚本代码的每个部分进行性能分析，并记录所有函数调用，可以对脚本进行更详细的调查。（Deep Profile只能在unity中才能实现，在移动端用不了）

1. Memory

在Unity Profiler中，选择Memory，在下方的“详细信息面板”中选择Simple中会显示每一帧的内存使用情况，其中就包括Mono内存，其中Used Mono是 实际占用的Mono内存，Reserved Mono是Mono内存池保留量。

2.2.2 Memory Profiler

Memory Profiler在unity2019版本里需要在Package中添加该工具。

该工具可以截取某一帧分析其内存使用情况，比Profiler中的更加详细。运行游戏，点击Capture① 截帧，选中截取的那一帧②，在右侧就可以对该帧的内存占用情况进行分析了。

2.3 处理GC过大，加载资源卡顿的问题

启用 Deep Profile，运行项目，加载Spine时会看到Profiler的CPU Usage右侧有尖峰存在，点击尖峰所在帧，在Hierarchy视图下可以看到该尖峰存在的原因确实是Spine导致的，并且GC也非常大。

2.3.1 导出格式使用Binary格式，放弃使用json格式

在Spine动画导出时，可以选择导出Json格式和Binary格式。在Unity的Profiler中对两种格式的加载做对比，发现cpu耗时达到了1673.88ms，并且产生的GC高达5.8MB，而使用Binary耗时232.56ms，2.5MB的GC。

这是因为JSON 作为文本格式，采用人类可读的字符串来表示数据，其中包含了大量的字符处理和类型转换。这不仅使得数据冗长，还需要通过复杂的解析步骤来识别数据；相比之下，二进制格式直接以机器可读的方式存储数据，减少了解析过程中的计算量和复杂性。所以不论是资源大小还是读取速度，采用Binary才是正确的选择。

当然JSON也是有优势的，易于阅读和编写，非常适合在调整效果的时候使用，但是最终确定效果后，还是要使用Binary格式。

2.3.2 搭建List池子降低GC -- 降低20%左右GC大小

使用二进制的加载方式已经能大幅降低毫秒数和GC了，但GC相对还是较高，通过查看Deep Profiler，可以知道Spine加载时的GC发生在Awake()中，其中主要发生在以下函数中：

• GetSkeletonData() —> SkeletonDataAsset.ReadSkeletonData ---- 加载Skeleton二进制数据

”加载Skeleton二进制数据” 时，只调用一次，且GC较大（每个角色约2-3.2mb），产生的缓存不会被卸载。

通过Deep Profile得知加载Skeleton二进制数据时产生GC的原因主要有以下两点：

• new ExposedList<T>()
• ToArray()

ExposedList是Spine插件里的一个类，其实则就是数组类型，对于需要频繁动态扩容的数据，使用List是更好的选择，可以避免复制数组导致申请更多的内存。所以可以通过创建List池子，来规避这部分重复实例化ExposedList<T>导致GC，并且在ToArray之后Release回池子重复使用：

可以看出来ToArray这部分GC还没有处理掉，这一块内容到第三章细说。

2.3.3 搭建对象池管理Spine对象

在项目的角色展示界面里，用户可能会频繁的切换Spine角色，导致频繁触发GC，通过搭建Spine对象池，在非关键的关卡加载时间点上加载多个实例来预热对象池，来避免频繁触发内存GC。

2.4 处理Mono内存过大的问题

加载、卸载多个Spine角色，在Profile的Memory中看到Mono内存在不断增长，最终维持在一个较高的数值，如下图。

Mono内存过大的原因主要在于Spine加载方式导致的，Spine在第一次读取Skeleton二进制数据后，会缓存数据在mono内存中不被卸载。所以不断的加载、卸载新的spine角色后，mono内存会不断增高 。

2.4.1 卸载spine缓存

可以通过在适当的时机卸载不需要的mono内存，一般来说“卸载缓存”要结合2.3.3的对象池一起管理。比如Spine角色被对象池踢出池子时，卸载Gameobject的同时卸载Spine缓存：

卸载缓存时可以通过Memory Profiler查看是否卸载干净，如果没有，再查找原因。方法如下：

截取加载Spine角色之前和卸载Spine角色之后的两帧，然后点击Compare Snapshots，选中这两帧，再右侧的Objects and Allocations中对Diff和Data Type打组（Group），再Type上搜索Spine，查看是否有New in B，如果New in B里存在Spine相关内容，说明没有卸载干净，需要查找相关原因。

还有一个问题需要解决：

假设有两个Spine角色，卸载掉其中一个缓存会导致另一个角色报错SkeletonDataAsset引用缺失，所以需要增加一个单例类，用来统计SkeletonDataAsset的引用次数，当引用次数归零后再调用卸载缓存函数（下面是一个简单的单例引用计数脚本）：

三、拓展

在2.3.2章节提过SkeletonBinary.ReadVertices()函数里使用ToArray拷贝了一份给Spine使用，拷贝的过程也会有GC产生。为了解决这一问题，可以修改Vertices里的声明vertices和bones的类型，由数组类型改为List类型，并且通过方法返回值引导，把所有用到该变量的数据都修改成List类型（很麻烦，需要改的数据较多），这样改后，池子分配的内存会被一直引用，所以不能在本函数内Release回池子，需要结合2.3.2章节中卸载Spine缓存的时候再把内存Release返回给池子。

这样做会让List池子中的内存一直被Spine握着，直到该Spine缓存被卸载，导致前几个Spine角色加载时需要重新在List池中申请内存。为了解决这个问题，要在主界面加载时，提前让池子提前申请好足够数量内存块。

由于每个Spine角色的数据大小不一致，可能会导致频繁执行Set_Capacity（该函数是list扩容时的函数）产生GC。为了避免这个情况，还需要主动申请足够的内存大小。

具体申请多大内存，这主要就看池子里的申请策略了，过大的内存申请会造成内存浪费，过小的内存申请会触发Set_Capacity导致GC增加。

不过该方案会破坏原有的spine代码架，并且池子内存申请也需要一定量的扩容，所以不利于项目中spine动画的稳定性，故未采取该策略。希望以后spine官方能优化相关内容。

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