Unity 大型手游碰撞性能優化指南
版本: 2.1
作者: Unity性能優化團隊
語言: 中文
前言
在Unity大型手游的開發征途中，碰撞檢測如同一位隱形的舞者，它在游戲的物理世界中賦予物體交互的靈魂。然而，當這位舞者的舞步變得繁復冗余時，便會悄然消耗寶貴的計算資源，導致幀率下降、耗電量增加，甚至引發卡頓，嚴重影響用戶體驗。尤其在追求極致性能與流暢體驗的今天，碰撞檢測的性能優化已成為衡量一款大型手游品質的關鍵指標。網易、騰訊等業界領軍者在此領域積累了豐富的實戰經驗，他們的探索揭示了許多開發者在不經意間養成的“不良代碼習慣”，這些習慣如溫水煮蛙，初期不易察覺，但隨著項目體量的膨脹，其性能隱患將暴露無遺。本指南旨在深入剖析Unity碰撞檢測的性能關鍵點，分享業界領先的優化策略與實踐經驗，助您構建高性能、高穩定性的手游項目。
第一章：Unity碰撞檢測基礎與性能概覽
理解Unity物理引擎的碰撞檢測機制是優化的前提。Unity主要依賴NVIDIA的PhysX物理引擎（3D）和Box2D（2D，可通過設置切換）。
1.1 碰撞體類型 (Colliders)
- 靜態碰撞體 (Static Colliders): 沒有附加
Rigidbody組件的碰撞體。它們設計為場景中固定不動的物體，如墻壁、地面。移動靜態碰撞體會引發引擎重新計算整個物理場景的靜態碰撞樹，代價極高。 - 剛體碰撞體 (Rigidbody Colliders): 附加了
Rigidbody組件的碰撞體，受物理引擎控制，可以移動和響應力、碰撞。 - 運動學剛體碰撞體 (Kinematic Rigidbody Colliders): 附加了
Rigidbody組件并勾選了Is Kinematic的碰撞體。它們不受物理力的影響，但可以通過Transform或動畫移動，并能觸發碰撞事件。移動Kinematic Rigidbody的開銷低于移動普通Rigidbody，但仍高于不移動。
1.2 碰撞檢測階段
物理引擎的碰撞檢測通常分為幾個階段：
- 粗略階段 (Broad Phase): 快速排除不可能發生碰撞的物體對。Unity使用一種空間劃分結構（如AABB樹）來管理場景中的碰撞體，迅速剔除距離較遠的物體。
- 中段階段 (Mid Phase): 對粗略階段篩選出的物體對進行更精確的篩選。
- 精確階段 (Narrow Phase): 對中段階段篩選出的物體對進行精確的幾何相交測試，確定碰撞點、法線等信息。這是計算最密集的部分。
1.3 碰撞事件與觸發器
- 碰撞 (Collision):
OnCollisionEnter,OnCollisionStay,OnCollisionExit。當兩個碰撞體實際發生物理接觸、產生力反饋時觸發。需要至少一個物體帶有非Kinematic的Rigidbody。 - 觸發 (Trigger):
OnTriggerEnter,OnTriggerStay,OnTriggerExit。當一個碰撞體進入另一個標記為Is Trigger的碰撞體范圍時觸發，不產生物理效果。計算開銷通常小于物理碰撞。
性能提示: 理解這些基礎概念，有助于我們后續分析不同操作的性能影響。
第二章：常見的碰撞檢測性能瓶頸與不良代碼習慣
以下列舉了在大型手游項目中常見的導致碰撞檢測性能下降的不良習慣。
問題1：在Update/FixedUpdate中頻繁創建/銷毀碰撞體或GameObject
- 問題描述: 在高頻調用的
Update或FixedUpdate函數中動態Instantiate帶有碰撞體的GameObject或AddComponent<Collider>()，以及對應的Destroy操作。 - 性能影響:
Instantiate和Destroy本身有開銷，涉及內存分配和回收。- 每次創建新的碰撞體，物理引擎需要將其添加到物理場景中，更新其內部數據結構（如粗略階段的AABB樹），這可能導致短暫的性能峰值。
- 頻繁銷毀同樣需要從物理場景中移除并更新結構。
- 嚴重程度: 高
問題2：在Update/FixedUpdate中頻繁啟用/禁用碰撞體或GameObject
- 問題描述: 通過
collider.enabled = false/true或gameObject.SetActive(false/true)頻繁改變碰撞體的激活狀態。 - 性能影響: 雖然比創建/銷毀開銷小，但頻繁啟用/禁用碰撞體同樣會通知物理引擎更新其內部狀態，尤其是在大量對象上操作時，累積開銷不容忽視。
- 嚴重程度: 中
問題3：不必要的GetComponent<Collider>()調用
- 問題描述: 在
Update、FixedUpdate或高頻觸發的碰撞回調函數（如OnCollisionStay）中反復調用GetComponent<Collider>()。 - 性能影響:
GetComponent有一定的開銷，在高頻場景下累積起來會消耗CPU。 - 嚴重程度: 中
