深入Assetbundle机制


一、概要

定义

AssetBundle System提供了一套资源文件打包、并可以被unity方便地索引的方法。打出的包下文我们简称为ab包AssetBundle除了抽象的内涵,这个字符串本身也是unity暴露给c#的wrapper类名。

优点

  • 资源分离,缩减安装包大小
  • 资源差异化,不同设备选择不同资源加载
  • 资源更新,不过不包含代码逻辑更新
  • 更细粒度的运行时内存管理
  • 缩短构建时间,加快项目迭代

缺点

摘取自官方总结

  • 学习成本大
    • 构建、加载、卸载都需自己编写代码
    • API要么太底层要么太高层
    • variants系统形同虚设
  • 和现有打包流程结合不紧密,导致错漏
    • 代码裁剪、shader variants
  • 缺少可视化的资源管理

内部结构

  • header
    • assetbundle的id
    • 是否压缩
    • manifest。所包含Object的查找表(基于平衡二叉树或红黑树)
  • data
    • 如果开启压缩,则默认采用LZMA压缩算法将整体压缩成一个ab包。
    • 如果选择LZ4算法,则可以选择为每个 Object 单独压缩。这样的好处是加载一个Object可以不用解压整个ab包到缓存中,加载的速度甚至和不压缩差不多。注意,Unity5.3以后才引进了LZ4这个选项。

关于 LZMA 和 LZ4 算法

LZMA比LZ4压缩/解压速度更慢,但压缩率更高(压缩后的文件更小)。

详见这里

二、生成ab包

老方法

  • 资源归属到ab包(在Unity编辑器inspector窗口下方完成)
  • 调用打包脚本构建ab包(这里必须自己写,并且只能放到 Editor 目录下)
using UnityEditor;
using System.IO;

public class CreateAssetBundles
{
    [MenuItem("Assets/Build AssetBundles")]
    static void BuildAllAssetBundles()
    {
        string assetBundleDirectory = "Assets/AssetBundles";
        if(!Directory.Exists(assetBundleDirectory))
        {
            Directory.CreateDirectory(assetBundleDirectory);
        }


        /* opt:
         * None                     =   LZMA 压缩
         * UncompressedAssetBundle  =   不压缩
         * ChunkBasedCompression    =   LZ4 压缩
         * 
         * 参见 https://docs.unity3d.com/Manual/AssetBundles-Building.html
         */
        BuildAssetBundleOptions opt = BuildAssetBundleOptions.None;

        BuildPipeline.BuildAssetBundles(assetBundleDirectory, opt, BuildTarget.StandaloneWindows64);
    }
}

新方法(unity 2017后使用)

  • 下载插件 Assetbundle Browser 完成可视化管理当前有哪些ab包,是否有重复打包现象。并且可以一键生成ab包。
  • 下载插件 Asset Graph Tool 完成复杂打包流程的可视化?

实验中的方法(预计unity 2018.3后使用)

Addressable Asset,和之前的不太兼容了。

三、ab包的内部结构

按照上面的打ab包脚本,从菜单中执行后,在AssetBundles文件夹中有2*(n+1)个文件(n是自定义的ab包的数量,ab包必须全部小写)。例如我们有myprefabs和mysprites两个ab包,那么会生成:

AssetBundles
AssetBundles.manifest
myprefabs
myprefabs.manifest
mysprites
mysprites.manifest

下面逐个分析每个文件。

AssetBundles

是一个序列化的 AssetBundleManifest 对象。提供了一些API,诸如:

  • GetAllAssetBundles() which returns all the AssetBundle names in this build.
  • GetDirectDependencies() which returns the direct dependent AssetBundle names.
  • GetAllDependencies() which returns all the dependent AssetBundle names.
  • GetAssetBundleHash(string) which returns the hash for the specified AssetBundle.
  • GetAllAssetBundlesWithVariant() which returns all the AssetBundles with variant.

AssetBundles.manifest

记载了CRC,以及各个AssetBundle之间的依赖关系

例如下面有两个AssetBundle:myprefabs和mysprits,其中myprefabs里有一个Object用到了mysprits里的一张图,所以产生了依赖关系。

ManifestFileVersion: 0
CRC: 320579488
AssetBundleManifest:
  AssetBundleInfos:
    Info_0:
      Name: myprefabs
      Dependencies:
        Dependency_0: mysprites
    Info_1:
      Name: mysprites
      Dependencies: {}

myprefabs

ab包。注意,使用共同资源的prefab最好打到同一个ab包中,否则会大量浪费空间。

myprefabs.manifest

对于每个AssetBundle都生成了对应的manifest,记载了包含哪些Assets以及依赖何种资源。这个文件仅供打差异包使用,运行时不可用。

This manifest file is only used for incremental build, not necessary for runtime.

ManifestFileVersion: 0
CRC: 129934035
Hashes:
  AssetFileHash:
    serializedVersion: 2
    Hash: eb750738b2f2979dc0f9a95b36fa0de9
  TypeTreeHash:
    serializedVersion: 2
    Hash: 80992b54a8950244f5c8a5c98a859660
HashAppended: 0
ClassTypes:
- Class: 1
  Script: {instanceID: 0}
- Class: 4
  Script: {instanceID: 0}
- Class: 21
  Script: {instanceID: 0}
  Script: {fileID: 1392445389, guid: f5f67c52d1564df4a8936ccd202a3bd8, type: 3}
- Class: 114
  Script: {fileID: -765806418, guid: f5f67c52d1564df4a8936ccd202a3bd8, type: 3}
- Class: 114
  Script: {fileID: 708705254, guid: f5f67c52d1564df4a8936ccd202a3bd8, type: 3}
- Class: 115
  Script: {instanceID: 0}
Assets:
- Assets/Prefabs/Button.prefab
- Assets/Prefabs/cardSprite.prefab
Dependencies:
- F:/TestProjects/TestAssetBundle/TestAssetBundle/Assets/AssetBundles/mysprites

四、加载/管理/卸载ab包

加载ab包

加载ab包主要有4个API,但具体表现会根据压缩方法、平台的不同而不同。

  1. AssetBundle.LoadFromMemoryAsync / CreateFromMemory (DO NOT USE IT ANYMORE )
  2. AssetBundle.LoadFromFile
  3. WWW.LoadFromCacheOrDownload
  4. UnityWebRequest's DownloadHandlerAssetBundle (on Unity 5.3 or newer)

下面对4个API分别来做简要说明。由于这几个API在移动端和编辑器模式下行为不同,具体参考 https://docs.unity3d.com/Manual/AssetBundles-Native.html。下文说的都是在移动端上的表现。

AssetBundle.LoadFromFile

  • 适用于未压缩或LZ4压缩模式下的本地文件。
  • 对于LZMA压缩不使用。
  • 对于安卓平台下存放在Streaming Assets底下的文件不适用(因为路径是以jar:开头的,识别不了)。
  • 调用该API仅载入ab包的header部分,不会直接将所有都放到内存中。调用ab.Load之类的方法再寻找并载入具体的object。
  • 该API是首选的,因为快速、省内存。

WWW.LoadFromCacheOrDownload

为了弄清楚该函数的流程,首先定义:

  • 步骤1:服务器下载到本地
  • 步骤2:本地载入到Unity专门的Cache(Cache中一定是解压的)
  • 步骤3:Cache到可用的内存对象

对于某个ab包:

  • 若已经存在Cache中,则直接执行步骤3,相当于调用 AssetBundle.LoadFromFile
  • 否则,则会从url中读取,读取完毕后会开启一个新的后台线程尝试去解压,解压完放到Cache中,之后同上。

使用该API需要注意的是:

  • 不要连续调用下载ab包,这样会导致开启太多解压线程,卡死
  • 由于www.bytes的需要,www对象会额外保存一份ab包的数据放在Native堆上,若未能及时、正确的释放www这个wrapper对应的Native资源,则会造成浪费

Unity Cache 是什么 和CPU的Cache所指代的含义不同,Unity的Cache指的是存在本地的。一般占用空间的上限是4G。如果要下载的ab包超出了剩余Cache的大小,Unity会删除最近最少使用的ab包以及被标记为Caching.MarkAsUsed的ab包。另外还有一个属性Caching.expirationDelay,超过期限的ab包会被自动删除。再有一个就是清空所有Cache的APICaching.CleanCache。除此之外,难以从更细的粒度对Cache进行管理。

UnityRequest + AssetBundleDownLoadHandler

  • 这两个API在Unity 5.3以上版本中才能使用
  • 可以理解为是WWW.LoadFromCacheOrDownload的替代,解决了其两个痛点。多个线程解压不再会卡死了,因为由一个内置的jobsystem进行分配。多余的数据也没了,但记得这个Handler也是个wrapper要主动释放哦。
  • 可以配置要不要放到Cache中。要存到Cache,则类似WWW.LoadFromCacheOrDownload;不要Cache,则AssetBundle.LoadFromFile

加载时处理ab包依赖

首先要明确的一点是:unity不会自动处理ab包的依赖加载

好消息是,对于有依赖关系的ab包,加载的先后顺序不重要,如果ab包1依赖于ab包2,那么,只要自己保证在加载ab包1的某个Object的时候,其依赖的ab包2已经被加载就行。这一点可以通过使用上文介绍过的AssetBundleManifest对象完成。

假设我们需要从名为myprefab的ab包中加载某个object,而这个ab包又依赖别的ab包,那么加载逻辑是:

AssetBundle assetBundle = AssetBundle.LoadFromFile(manifestFilePath);
AssetBundleManifest manifest = assetBundle.LoadAsset<AssetBundleManifest>("AssetBundleManifest");
string[] dependencies = manifest.GetAllDependencies("myprefab"); //Pass the name of the bundle you want the dependencies for.
foreach(string dependency in dependencies)
{
    AssetBundle.LoadFromFile(Path.Combine(assetBundlePath, dependency));
}

AssetBundle管理器

首先,Unity不会自动卸载刚刚从当前场景被移除的Object,而是在特定时机触发。为了更好的表现,通常需要人工管理。对于AssetBundle来说,管理的不好,通常会造成内存浪费(重复创建Obejct)或丢失材质。

AssetBundle的管理核心在于何时调用AssetBundle.Unload(bool),以及选true还是false。这个API主要是卸载内存中的ab包header数据,若选true,则还会卸载从这个ab包中加载的所有Object。若选false,则不会,而是断开ab包和这些Obejct之间的关联。这也可能造成一个问题:选false后,再次加载这个ab包,然后又走一遍加载这些Object的逻辑,则会造成比较隐蔽的内存浪费——之前的Object还没清除(也不是没办法清除,方法接下来说),和现在的Object是完全重复的!所以,官方建议,在掌握何时调用该API的前提下,尽量使用true参数。

一定要使用false参数的话,通常要在调用该API追加如下逻辑:将该ab包加载出来的Object的引用(注意包含两部分:c#代码和场景)都消除,然后调用Resources.UnloadUnusedAssets

ab包小工具

Unity官方制作的AssetBundle管理器,既包含了下载和管理的逻辑,还包含了编辑器插件用于模拟ab包下载。

插件安装: https://www.assetstore.unity3d.com/en/?&_ga=2.79209684.1521571944.1497786482-670410889.1464698583#!/content/45836

插件使用:https://docs.unity3d.com/Manual/AssetBundles-Manager.html
插件源码:https://bitbucket.org/Unity-Technologies/assetbundledemo

另外,为了使工作流更可视化,Unity正尝试推出新的ab包插件,详见: https://blogs.unity3d.com/2016/10/25/new-assetbundle-graph-tool-prototype/

五、加载ab包中的Object

总的来说有同步和异步两种思路,每种思路下各有3个API:加载全部,加载部分,加载一个。

同步理论上比异步快1帧以上,实际体验更快。Unity 5.1之前,每帧最多能异步加载一个object,所以就更更慢了(这是一个bug,5.2修复了)。另外,异步加载在每一帧占用的时间片长度是可以通过Application.backgroundLoadingPriority进行优先级调节的。默认的优先级对应每帧最多占用10ms。

Unity 5.3之后,多个object可以并行地由多个后台线程加载了。

一次性加载全部比每次加载一个所用的总时间短。

加载(Load)完某个Object后,通常下一步就是以此为母板进行实例化(Instantiate)了。注意区分这两个概念。

例子

https://unity3d.com/learn/tutorials/topics/scripting/assetbundles-and-assetbundle-manager

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