专栏首页社区的朋友们Unity 游戏的 String interning 优化
原创

Unity 游戏的 String interning 优化

作者:吴小含

导语: 通常情况下,我们难以注意到运行着的 Unity 程序内 String 的实例化情况。这些字符串的创建,销毁的时机是否合理,是否存在有重复 (相同内容的字符串),冗余 (存有已不再有意义的垃圾字符),低效 (capacity 远大于 length),以及泄漏 (没有在期望的时机及时销毁) 的情况就更容易被忽视了。

在最近的开发中,遇到了一个关于String的问题,使用自制工具,可以发现 Unity 游戏运行时 mono(il2cpp) 内有大量重复的字符串,如下所示:

手动 Intern()

对 .Net 特性有了解的同学,应该知道 C# 同 Java 一样,提供了一套内建的 string interning 机制,能够在后台维护一个字符串池,从而保证让同样内容的字符串始终复用同一个对象。这么做有两个好处,一个是节省了内存 (重复字符串越多,内存节省量越大),另一个好处是降低了字符串比较的开销 (如果两个字符串引用一致,就不用逐字符比较内容了)

但是为什么上面的 Unity 程序内仍然有大量的重复字符串呢?

查看他们的地址,发现彼此各不相同,说明的确没有引用到同一块内存区域。由于 C# 语言实现以静态的特性为主,俺推测,也许只有编译期可以捕捉到的字符串 (也就是通常用字面字符串 literal string 来构建时) 才会 interning。

做个实验吧:

string foobar = "foobar";
string foobar2 = new StringBuilder().Append("foo").Append("bar").ToString();

Debug.Log(foobar == foobar2); 
Debug.Log(System.Object.ReferenceEquals(foobar, foobar2));

运行上面的代码,输出结果分别是 True 和 False。嗯,也就是说,即使运行时内容一样 (== 返回 True),手动在运行时拼出来的字符串也不会自动复用已有的对象。查看游戏代码,发现很多重复字符串是通过解析 binary stream 或 text stream 构造出来的,这样就解释得通了。

手动 Intern 一下试试吧。

string foobar0 = "foobar";
string foobar1 = new StringBuilder().Append("foo").Append("bar").ToString();
string foobar2 = string.Intern(foobar1);
string foobar3 = new StringBuilder().Append("f").Append("oo").Append("b").Append("ar").ToString();
string foobar4 = string.Intern(foobar3);

Debug.Log(foobar0 == foobar1);   // True
Debug.Log(foobar0 == foobar2);   // True
Debug.Log(foobar0 == foobar3);   // True
Debug.Log(foobar0 == foobar4);   // True
Debug.Log(System.Object.ReferenceEquals(foobar0, foobar1)); // False
Debug.Log(System.Object.ReferenceEquals(foobar0, foobar2)); // True
Debug.Log(System.Object.ReferenceEquals(foobar0, foobar3)); // False
Debug.Log(System.Object.ReferenceEquals(foobar0, foobar4)); // True

注意,C# 并没有提供“清除已经 Intern 的字符串”的接口。也就是说,如果不由分说地把产生的字符串都扔进去,会造成大量短生命期字符串 (如某个地图上特有的特效名) 在全局池内的堆积。 解决这个问题并不难,手写一个可清除的版本就可以了。

可清除的 Interning - UniqueString

下面的 UniqueString 类除了提供两个与 string.Intern() 和 string.IsInterned() 一致的接口外,还提供了 Clear() 接口用于周期性地释放整个字符串池,可在地图切换等时机调用。这个类通过判断参数来确认,是将字符串放入全局的系统池,还是支持周期性清理的用户池。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;

public class UniqueString
{
    // 'removable = false' means the string would be added to the global string pool
    //  which would stay in memory in the rest of the whole execution period.
    public static string Intern(string str, bool removable = true)  
    {
        if (str == null)
            return null;

        string ret = IsInterned(str);
        if (ret != null)
            return ret;

        if (removable)
        {
            // the app-level interning (which could be cleared regularly)
            m_strings.Add(str, str);
            return str;
        }
        else
        {
            return string.Intern(str);
        }
    }

    // Why return a ref rather than a bool?
    //  return-val is the ref to the unique interned one, which should be tested against `null`
    public static string IsInterned(string str)      
    {
        if (str == null)
            return null;

        string ret = string.IsInterned(str);
        if (ret != null)
            return ret;

        if (m_strings.TryGetValue(str, out ret))
            return ret;

        return null;
    }

    // should be called on a regular basis
    public static void Clear()
    {
        m_strings.Clear();
    }

    // Why use Dictionary? 
    //  http://stackoverflow.com/questions/7760364/how-to-retrieve-actual-item-from-hashsett
    private static Dictionary<string, string> m_strings = new Dictionary<string, string>();    
}

通过参数 removable 我们可以指定使用默认 intern 还是 removable-intern。显式地指定后者的字符串将可被随后的 UniqueString.Clear() 清理。

效果

使用上面的机制在关键点加了几行代码简单地优化后,内存中的字符串从 88000 条降低到 34000 条左右 (仍有很多重复存在)。

小结

1.直接写在代码里的常量字符串 (即所谓的 literal string) 会在启动时被系统自动 Intern 到系统字符串池;而通过拼接,解析,转换等方式在运行时动态产生的字符串则不会。 2.避免在 C# 代码里写多行的巨型 literal string,避免无谓的内存浪费。常见的情况是很大的 Lua 代码块,很密集的生成路径,大块 xml/json 等等,见下面的例子。 3.已经被自动或手动 Intern 的字符串在之后的整个生命期中常驻内存无法移除,但可以使用上面提供的 UniqueString 类实现周期性的清理。

下面是一些不合理的常见的代码内的常量字符串的情况 (都是常驻内存无法释放的)

string query = @"SELECT foo, bar
    FROM table
    WHERE id = 42";

string lua_code_block = @"
    local ns = foo.bar(self.nID)
        for i,v in ipairs(self.imgs) do
        if (i - 1) < ns then
            Obj.SetActive(self.imgs[i], true)
        else
            Obj.SetActive(self.imgs[i], false)
        end
    end
";

string[] resFiles = new string[] { 
    "Assets/Scenes/scene_01.unity", 
    "Assets/Scenes/scene_02.unity", 
    "Assets/Scenes/scene_03.unity", 
    "Assets/Scenes/scene_04.unity", 
    "Assets/Scenes/scene_05.unity"
};

原创声明,本文系作者授权云+社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

  • HBase 学习分享

    有些时候你可曾面对产品看似普通且合理的需求,例如:1、能否让网页活动拉取用户的游戏好友关系链从而更精准的推送Tips? 2、判断用户是否在所有大区都没有角色这类...

    serena
  • 机器学习概念总结笔记(四)

    KMeans聚类分析是一种静态数据分析方法,常被用于机器学习,模式识别,数据挖掘等领域。通常认为,聚类是一种无监督式的机器学习方法,它的过程是这样的:在未知样本...

    serena
  • 吴林松:运维没有 out of control一说

    当我们邀请林松在运维日下午茶跟伙伴们聊聊运维职业成长的经验,他很爽快的答应了,又很谦虚的说希望别把兄弟们带沟里去了。事实究竟如何,来不及解释了,一起看看吧。

    serena
  • python学习笔记字符串(二)

    请注意,''或""本身只是一种表示方式,不是字符串的一部分,因此,字符串'abc'只有a,b,c这3个字符。如果'本身也是一个字符,那就可以用""括起来,比如"...

    py3study
  • ASP.NET WebAPI 测试文档 (Swagger)

    SwaggerUI是一个简单的Restful API测试和文档工具。简单、漂亮、易用(官方demo)。通过读取JSON配置显示API .项目本身仅仅也只依赖一些...

    HueiFeng
  • 继承练习之医学院教师类—C++

    汐楓
  • C#泛型委托Predicate、Action、Func

    Predicate泛型委托:表示定义一组条件并确定指定对象是否符合这些条件的方法。此委托由 Array 和 List 类的几种方法使用,用于在集合中搜索元素。 ...

    aehyok
  • ShareSDK第三方分享与登录遇到的问题

    LeeCen
  • 用java实现简单快速的webservice客户端/数据采集器(支持soap1.1和soap1.2标准,支持utf-8编码)

    版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。 ...

    eguid
  • iOS9.0 友盟分享详细过程

    一: 申请友盟的AppKey(友盟的Key是根据应用的名称生成的!) 在友盟注册了你自己的开发者账号后就可以申请AppKey了。然后在这个方法里面设置Key -...

    Mr.RisingSun

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券