图形引擎实战：客户端优化之零GC日志系统改造

摘要：Unity项目的优化可以从资源、渲染、内存、脚本、平台等诸多方面考虑实施。而本文主要介绍日志系统的GC可以通过哪些方法来进行优化。这一模块虽小但是在项目开发调试的过程中却极为常见，用得也挺多。通过此模块的优化探索，总结方式应用到其他模块的优化。

1.1 日志系统对于Unity项目的重要性

在Unity项目中，日志系统是开发和调试过程中不可或缺的组成部分。它为开发人员提供了实时的应用程序状态、错误和警告信息。通过适当的日志记录，开发人员可以更轻松地定位和修复问题，提高开发效率。然而，过量或不经优化的日志输出可能会导致性能问题，特别是与垃圾回收相关的问题。

1.2 优化日志造成的GC问题

在日志系统中优化以减少GC问题我们可以用下面的这些常规方法来处理。

1.2.1 控制日志输出级别

通过仅在需要的情况下记录详细日志，可以减少不必要的日志输出。将日志级别划分为调试、信息、警告和错误，并根据当前开发阶段或问题的复杂程度选择适当的日志级别。以此达到减少日志输出的目的，从而减少日志的消耗。

1.2.2 批量日志记录

避免频繁的单条日志记录，而是将多个日志条目收集并一次性写入。这将减少频繁的内存分配和写入操作，从而减少了GC的可能性。

1.2.3 使用对象池

对于频繁创建和销毁的日志对象，可以考虑使用对象池来重用这些对象，从而减少内存分配和垃圾回收的频率。

1.2.4 异步日志记录

将日志记录操作放入单独的线程中，以避免阻塞主线程并减少与主线程竞争资源的情况。这可以通过使用异步日志库或手动实现异步记录来实现。

1.2.5 避免字符串拼接

避免在日志消息中进行频繁的字符串拼接操作，另外就是在需要的时候再进行字符串的拼接操作。比如要输出到控制台，要显示到UI，要打印到文件的时候再进行拼接操作。

1.3 零GC字符串改造的初衷

通过上面的优化手段能达到一定的优化效果，但是不管怎么去控制日志的数量，用池子，还是异步。最后都会存在字符串的拼接操作，而无论是使用string.format还是用StringBuilder的Append,AppendFormat方法都会产生内存分配从而产生GC。那有没有什么方式可以避免字符串拼接的时候不产生GC呢。网上有不少大神做过类似的事，然后也拔过他们的一些代码来测试，最终还是没有达到理想的效果，所以自己来尝试一下。

1.3.1 字符串拼接产生GC的原因

要解决字符串拼接产生的GC问题，那么首先要知道字符串拼接产生GC的原因。在unity中（C#）字符串是不可变的，这意味着一旦创建了一个字符串对象，就无法对其进行修改。当进行字符串拼接操作时，实际上是在内存中创建了新的字符串对象，将原来的字符串内容和新添加的内容复制到新的对象中。原始的字符串对象和中间结果因此成为不再被引用的垃圾对象，最终会由垃圾回收器回收，从而产生GC。

解决了拼接过程要去创建新对象的问题就能避免GC。

1.3.2 零GC字符串实现的过程

1.3.2.1 全局缓存避免频繁内存分配

为了避免格式化字符串过程中创建新的对象，进行新的内存分配，所以我们需要一个全局的buffer来存放格式化的字符，所有的格式化操作都是在向这个buffer中写入东西。

其中的m_Char用来存放格式化的字符，m_Buffer是用来写文件的。

1.3.2.2 动态扩容

在格式化过程可能由于预申请的空间不足而需要重新分配大小，也用来进行初始化操作。

1.3.2.3 字符串格式化

在日志内容的拼接格式化过程中，会出现各种类型的数据进行格式化拼接成一个完整的字符串使用，比如会有INT，FLOAT，SHORT，BYTE，DOUBLE，BOOL以及时间DataTime等类型进行字符串的转换拼接，那为了消除GC，就不能使用类似tostring()的方法去把数字类型的参数转成字符串。那我们就需要自己讲这些类型的参数存放到我们定义的char*的buffer中去。

1.3.2.3.1 整数类型参数转换

整数类型的转换大同小异，我们用最简单的INT类型的参数来进行转换举例。如果INT的值为0那就直接向buffer中写入字符‘0’，非零的整数我们就逐一取出各位的数字存入到buffer中去，我们是从低位往高位逐一取逐一存，所以在buffer中我们要从后往前存放，如果是负数则在数字最前存入‘-’号，然后返回格式化后字符数组的起始索引。代码实现为：