# 优化Unity WebGL的内存
## 一、内存与OOM
Unity WebGL游戏通常比普通H5(JS)游戏占用更大的内存,在操作系统的控制策略下超出阈值时非常容易被OOM。
为了提高游戏在中低端机型的稳定性,内存优化极为重要。那么,多大的内存是合理的呢?
我们建议内存峰值控制在以下范围([性能评估标准](PerfMeasure.md)):
1. Android: 低档机 < 1.2G, 中高档机 < 1.5G
2. iOS: 低档机 < 1G, 中高档机 < 1.4G
相对而言,Android机型的内存更为宽松。
iOS低档机为iPhone 6sp/7/8等RAM 2G机型为主,中高档机为iPhone 7P/8P/iPhoneX/iPhone11等RAM 3G或以上机型。
## 二、Unity WebGL适配小游戏的内存结构
Unity WebGL内存结构可先参考:
[Unity博客:了解 Unity WebGL 中的内存 (Understanding Memory in Unity WebGL)](https://blogs.unity3d.com/2016/09/20/understanding-memory-in-unity-webgl/?_ga=2.221731928.1756133398.1638172136-1917727044.1634213664)
[Unity博客:Unity WebGL 内存:Unity 堆 (Unity WebGL Memory: The Unity Heap)](https://blog.unity.com/technology/unity-webgl-memory-the-unity-heap)
Unity WebGL是以WebAssembly+WebGL技术为基础的应用,运行在浏览器环境,因此游戏内存的分配也是完全托管在这个环境中。
适配在小游戏后,小游戏进程也就成为了“容器”,虽然不再是标准的浏览器,但内存组成结构与上图基本一致,典型游戏的内存占用如下图所示:
- 基础库+Canvas:在小游戏环境中并不存在DOM,但依然会存在一些基本消耗,比如小游戏公共库,Canvas画布等。典型地,***小游戏公共库约占用内存100~150MB,Canvas 画布与设备物理分辨率相关***,比如iPhone 11 Promax占用约80MB。
- Unity Heap: 托管堆、本机堆与原生插件底层内存。举例,游戏逻辑分配的C#对象等托管内存、Unity管理的AssetBundle和场景结构等本机内存、第三方原生插件(如lua)调用的malloc分配。
- WASM编译: 代码编译与运行时指令优化产生的内存,在Android v8、iOS JavascriptCore中还需要大量内存进行JIT优化
- GPU内存:纹理或模型Upload GPU之后的显存占用, 由于Unity2021之前不支持压缩纹理,纹理内存会造成明显膨胀。
- 音频:Unity将音频传递给容器(浏览器或小游戏)后,播放音频时将占用的内存。目前自带音频系统存在较大内存和性能问题,Unity2021之前不支持内存压缩音频,因此音频加载后将被完整解压,***非压缩音频会导致极大内存占用***。
- 其他:
- Emscripten使用[文件系统](https://emscripten.org/docs/api_reference/Filesystem-API.html)模拟Linux/POSIX接口,***代价是占用与文件同等大小的内存***。 请勿使用首资源包、Addressable Cache机制、WWW.LoadFromCacheOrDownload等Cache API***
- 网络请求造成的浏览器端JS临时内存、垃圾回收
-
## 三、内存查看工具
开发者可由系统进程、UnityHeap、JavaScript Heap等方面去分析和查看游戏内存。
### 3.1 进程总内存
查看总内存时,我们需要先确定监控的小游戏进程名称:
- Android:WeChat AppBrand1/2
- iOS:普通模式WeChat、高性能模式(WebContent)
#### Instruments in Xcode(iOS)
使用“Activity Monitor”,选择对应的设备-all processes-捕捉,即可看到所有进程的CPU与内存情况.
#### Perfdog(Android or iOS)
使用[Perfdog](https://perfdog.qq.com)选择对应的设置-进程名,即可看到相关性能数据,iOS设备应以紫色的XcodeMemory为准。
### 3.2 UnityHeap
UnityHeap非常关键,典型由以下几部分组成:
- 托管堆, C#对象托管对象、游戏状态
- 本机堆, Unity Native产生,引擎内部对象
- 原生内存,第三方插件(如lua)直接调用malloc产生
分析手段:
1. 勾选转换面板"ProfilingMemory"
2. 代码中增加WeChatWASM.WX.OpenProfileStats显示性能面板(注意:提审版本请勿显示).
游戏左上角显示Performence Stats性能面板
每项指标有三个数值:当前帧、最小值、最大值。
**通常而言:MonoHeap + NativeReserverd + 原生插件内存 = DynamicMemory, 因此开发者需要关注这几部分内存。**
Unity引擎视角:
- MonoHeapReserved: 托管堆的内存预留内存
- MonoHeap:托管堆(如C#业务逻辑)当前的内存使用量
- NativeReserverd:本机堆(Native)内存分配峰值
- NativeUnused:本机堆(Native)空闲内存值
- NativeAllocated:本机堆(Native)当前的内存使用量
注意:第三方原生插件(如lua)分配内存并未呈现,需开发者自行分析。
底层分配器视角:
- TotalHeapMemory: UnityHeap总预分配内存大小
- DynamicMemory:UnityHeap使用上限
- UsedHeapMemory:UnityHeap真实使用量
- UnAllocatedMemory:UnityHeap预留量
底层分配器:
- 绿色为空闲内存或碎片,底层分配器会尽量复用
- 白色为预留部分,可被使用
- 其他颜色,已被业务使用
### 3.3 JavaScript Heap
由于Unity WebGL是托管在浏览器环境中,因此JavaScript Heap包含了大部分(并非全部)我们关注的内存, 通常我们可以使用浏览器自带的内存工具。
#### FireFox Memory(PC)
#### iOS Safari Timeline(PC or iOS)
### 四、内存优化方案
计算公式:
小游戏基础库 + Cavnas + 编译内存 + UnityHeap + Gfx显存 + 音频 + JavaScript内存。
UnityHeap = max(托管/Mono内存) + max(Native/Reserved内存 + C原生代码内存)
以iOS高性能模式为例,一款代码(导出目录/webgl/Build/xxx.code.unityweb或code.wasm)大小为30MB的游戏占用内存为:
小游戏基础库(130MB) + Cavnas(70MB) + 编译内存(300MB) + UnityHeap + Gfx显存 + 音频 + JavaScript(通常<100MB)。
假如游戏需要支持低档机型,将内存控制到1G以内,业务侧(UnityHeap, Gfx显存,音频,JavaScript)需控制在500MB左右。我们此处给出转换游戏中最容易遇到的内存问题与解决方案,如果开发者遇到内存问题时请逐个排查优化。
### 4.1 WASM代码编译内存
- 问题原因:Unity WebGL将所有代码(引擎、业务代码、第三方插件)编译为跨平台的WebAssembly二进制代码,运行时需进行编译执行。编译所占用内存占用非常大(如在iOS系统,30MB未压缩代码需300MB运行时编译内存)。
- 解决办法:
- 1. [使用代码分包工具](WasmSplit.md)能降低原编译代码内存50%以上。
- 2. 手动删除多余插件,减少不必要的Unity模块引入(如物理、Unity数据统计等)
### 4.2 GPU纹理内存
- 问题原因:Unity 2021才开始支持移动平台的压缩纹理,使用RGBA、DXT等纹理格式将导致巨大的内存开销与运行时解压消耗。
- 解决办法:
- 1. [压缩纹理优化](CompressedTexture.md)能最大程度地减少内存与解压开销。
- 2. 升级引擎至2021使用ASTC压缩纹理
### 4.3 UnityHeap
- 问题原因:UnityHeap是用于存储所有状态、托管的对象和本机对象,往往由于场景过大或由于业务原因造成瞬间内存峰值。***由于Unity WebGL在单首帧内无法GC***,单帧内瞬间的内存使用非常容易造成crash。同时,***Heap是只增不减且存在内存碎片的。***
- 解决办法:
- 1. 转换设置设置合理的“最大内存”
- 2. 避免场景过大导致瞬间峰值
- 3. 避免过大的AssetBundle导致瞬间峰值
- 4. 避免单帧内分配过多的对象, ***切忌产生跳跃峰值***
- 如何设置“UnityHeap预留内存”?该值仅表示UnityHeap的峰值进行预留,避免内存不足时导致扩容产生的尖刺;
- 1. 使用WeChatWASM.WX.OpenProfileStats打开性能面板
- 2. 将游戏运行一段时间,观察DynamicMemory的峰值
- 3. UnityHeap=DynamicMemory+少量静态内存(通常<10MB),因此转换面板的“UnityHeap预留内存”设置为略大于DynamicMemory峰值(可多预留50-100MB,以实际游戏为准)。建议值:休闲游戏256,中度(模拟经营、养成等)512,重度游戏(SLG,MMO)768。
- 4. UnityHeap不宜过大,当UnityHeap>=1024MB时,大部分设备将启动失败;UnityHeap>=500MB时,32位微信(约5%用户)与iOS普通模式大概率启动失败,建议中轻度游戏不超过该值。
### 4.4 首资源包与AssetBundle内存
- 问题原因:首资源包永远占用内存且无法释放;首资源包和AssetBundle自带的cache机制都会使用Emscripten使用[文件系统](https://emscripten.org/docs/api_reference/Filesystem-API.html),应避免使用。
- 解决办法:
- 1. 减少首资源包大小,此部分始终占用内存无法释放, 使用AssetBundle;
- 2. AssetBundle按需加载,及时释放以节省内存;
- 3. AssetBundle使用时被解压占用Unity Native内存,应减少AssetBundle大小;
- 4. 避免使用Unity自带的文件缓存机制, ***首资源包和AssetBundle都不应使用文件Cache***;
### 4.5 音频内存
- 问题原因:Unity2021之前不支持内存压缩音频,因此音频加载后将被完整解压,***非压缩音频会导致极大内存占用***。
- 解决办法:
- 1. 使用小游戏SDK[音频适配优化](AudioOptimization.md)。
- 2. 避免长音频使用Unity自带Audio系统
### 4.6 其他常见优化手段
- [Unity加载和内存管理](https://zentia.github.io/2018/04/11/AssetBundle/)
- [性能优化,进无止境-内存篇(上)](https://blog.uwa4d.com/archives/optimzation_memory_1.html)
- [性能优化,进无止境-内存篇(下)](https://blog.uwa4d.com/archives/optimzation_memory_2.html)
- [全面理解Unity加载和内存管理](https://gameinstitute.qq.com/community/detail/100741)
## 五、QA
1. Q: 在Unity Profiler看到内存才200MB+,是否代表游戏内存无问题
A: 不是。游戏占用内存必须以真机环境为准,使用Perfdog(Android or iOS)或 Instruments in Xcode(iOS)测试对应进程的内存占用。Unity Profiler仅能看到Unity Heap相关内存,并不包含小游戏公共库、Cavas、WebAssembly编译以及容器其他内存。
2. Q: 转换面板设置内存值多少合适?
A: 可使用WeChatWASM.WX.OpenProfileStats查看Dynamic项,需要预留略大于游戏Dynamic峰值,避免游戏进行过程中产生内存扩容。建议值:休闲游戏256,中度(模拟经营、养成等)512,重度游戏(SLG,MMO)768,必须<1024。