Unity学习笔记 - UI System（一）

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EnigmaJJ

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术语

Canvas是Unity的原生组件，Unity的渲染系统使用Canvas来提供绘制在游戏世界中的分层几何结构。

Canvas的职责是将他所包含的几何体组合成batches，生成合适的渲染命令并将这些命令发送给Unity的图形系统。所有这些都是由C++代码完成的，被称为rebatch或batch build。当Canvas被标记为需要rebatch时，该Canvas就被认为是dirty的。

几何体是通过Canvas Renderer组件提供给Canvas的：

Sub-canvas是嵌套在Canvas组件中的另一个Canvas。Sub-canvas将他所包含的控件从他的父Canvas隔离。dirty Sub-canvas不会强制他的父Canvas去重构父Canvas中的几何体，反之也一样（有一些特殊的情况，例如当父Canvas引起Sub-canvas的尺寸发生变化，那么Sub-canvas就不得不重构他包含的几何体）。

Graphic是Unity UI C#库提供的一个基类。所有提供可绘制几何体（例如Image、Text）到Canvas系统的Unity UI C#类都继承自Graphic。绝大多数内置的Unity UI图形都是通过Graphic的子类MaskableGraphic实现的，这些图形可以通过MaskableGraphic实现的IMaskable接口来实现遮罩效果：

Layout组件用于控制RectTransform的尺寸和位置。Layout组件只依赖于RectTransform并且只对与自己相关的RectTransform的属性有影响。Layout组件不依赖于Graphic类，能够独立于Unity UI的Graphic组件来使用。

Layout组件和Graphic组件都依赖于CanvasUpdateRegistry类。该类会追踪需要被更新的Layout组件和Graphic组件，并且在这些组件相关的Canvas调用willRenderCanvases事件时触发update。

Layout组件和Graphic组件的更新被称为rebuild。

渲染细节

在使用Unity UI时，要记住所有由Canvas渲染的几何体都是在Transparent队列渲染的。也就是说，所有几何体都是使用Alpha Blend按照从后往前的顺序渲染的。从性能角度出发就意味着每个光栅化的像素都会被采样，即使该像素会被其他的不透明几何体完全覆盖。在移动设备上，这种高水平的overdraw将会迅速超过GPU的fill-rate能力。

Canvas Batch构建过程

Batch构建过程是指Canvas组合他所包含的UI元素的网格并生成合适的渲染命令发送给Unity图形管线的过程。构建过程的结果会被缓存起来并且被重用直到Canvas被标记为dirty，无论何时当组成Canvas的网格有任何一个发生变化时Canvas就会被标记为dirty。

Canvas使用的网格是从附加在Canvas上的Canvas Renderer组件中获取的，但不会从Sub-canvas中获取。

Batch的计算需要根据深度排序网格，需要检测网格共享的材质等等。这个操作是多线程的，所以他的性能通常在不同的CPU架构上会有很大的不同，特别是在移动芯片（通常只有少量的CPU核心）以及桌面CPU（通常有4个甚至更多的CPU核心）之间性能区别很大。

Graphics重建过程

Graphics重建过程是指Unity UI C#图形组件的网格和布局重新计算的过程。该过程是在CanvasUpdateRegistry类中通过函数PerformUpdate执行的。

PerformUpdate的执行过程分为三步：

1. Dirty Layout组件通过函数ICanvasElement.Rebuild重构他们的布局

2. 任何已注册的裁剪组件（例如Masks）对可裁剪的组件进行裁切，这是通过函数ClippingRegistry.Cull完成的

3. Dirty Graphic组件对他们包含的图形元素进行重建

Layout的重建分为三部分：PreLayout、Layout以及PostLayout。Graphic的重建分为两部分：PreRender以及LatePreRender：

Layout重建

为了重新计算Layout组件所包含组件的位置和尺寸，以合适的的层级顺序应用Layouts是十分必要的。靠近根节点的Layouts有可能会改变嵌套在他里面的Layouts的位置和尺寸，因此必须优先计算。

Unity UI会将dirty Layout组件根据他们在层级中的深度进行排序，层级高（也就是父Transform数量少）的Layout会被移到队列的前面。

已排序的Layout组件接着会重建他们的布局，此时Layout组件所控制的UI元素的位置和尺寸会发生更改。

Graphic重建

当Graphic组件重建时，Unity UI使用ICanvasElement接口的Rebuild函数（可以见上图第3步）。Graphic实现该接口，在重建过程的PreRender阶段会执行两个不同的重建步骤：

1. 如果顶点数据被标记为dirty（例如组件的RectTransform改变了尺寸），那么网格将被重建

2. 如果材质数据被标记为dirty（例如组件的材质或纹理发生了变化），那么附加到Canvas Renderer上的材质将被更新

Graphic重建不需要按任何特定的顺序来遍历Graphic组件，也不需要任何排序操作。