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Image源码解读

接着我们来看看放在相同图集中的Sprite是如何合并DrawCall的，从原理上来讲，每个Mesh都需要给顶点设置UV信息，也就是说我们只需要将图集上的某个区域一一抠出来贴到Mesh正确的区域即可。如下代码所示，只要观察GenerateSimpleSprite()方法，UGUI通过Sprites.DataUtility.GetOuterUV(activeSprite)方法将当前待显示的Sprite的UV信息取出来，通过vh.AddVert()和vh.AddTriangle()来填充Mesh信息。 

Image.cs（部分代码）：

public class Image : MaskableGraphic, ISerializationCallbackReceiver, ILayoutElement, ICanvasRaycastFilter
{//...略protected override void OnPopulateMesh(VertexHelper toFill){if (activeSprite == null){base.OnPopulateMesh(toFill);return;}//Image有4种显示模式，正常、九宫、平铺、填充//分别生成对应的顶点信息switch (type){case Type.Simple:if (!useSpriteMesh)GenerateSimpleSprite(toFill, m_PreserveAspect);elseGenerateSprite(toFill, m_PreserveAspect);break;case Type.Sliced:GenerateSlicedSprite(toFill);break;case Type.Tiled:GenerateTiledSprite(toFill);break;case Type.Filled:GenerateFilledSprite(toFill, m_PreserveAspect);break;}}void GenerateSimpleSprite(VertexHelper vh, bool lPreserveAspect){Vector4 v = GetDrawingDimensions(lPreserveAspect);//获取根据Sprite获取正确的UV信息var uv = (activeSprite != null) ? Sprites.DataUtility.GetOuterUV(activeSprite) : Vector4.zero;var color32 = color;vh.Clear();//填充顶点、颜色、uvvh.AddVert(new Vector3(v.x, v.y), color32, new Vector2(uv.x, uv.y));vh.AddVert(new Vector3(v.x, v.w), color32, new Vector2(uv.x, uv.w));vh.AddVert(new Vector3(v.z, v.w), color32, new Vector2(uv.z, uv.w));vh.AddVert(new Vector3(v.z, v.y), color32, new Vector2(uv.z, uv.y));//填充三角形顶点序列vh.AddTriangle(0, 1, 2);vh.AddTriangle(2, 3, 0);}
}

最终，不同的UI使用相同的材质、Shader、贴图，只是它们拥有不同的UV信息，这符合Draw Call合并的规则，所以就能合批。

 

Text源码解读

UGUI的Text就是位图字体，先通过TTF字体将字体形状生成在位图中，接着就是将正确的UV设置给字体的Mesh，这和前面介绍的Image组件几乎一样了。如下代码所示，首先需要根据文本的区域、字体、填充文字调用GetGenerationSettings()创建文本生成器，顶点、uv信息都会被填充好，由于每个文本都是一个Quad，所以还需要设置它们的位置。 

Text.cs（部分代码）：

public class Text : MaskableGraphic, ILayoutElement
{//...略//字体生成器public TextGenerator cachedTextGenerator{get { return m_TextCache ?? (m_TextCache = (m_Text.Length != 0 ? new TextGenerator(m_Text.Length) : new TextGenerator())); }}readonly UIVertex[] m_TempVerts = new UIVertex[4];protected override void OnPopulateMesh(VertexHelper toFill){if (font == null)return;m_DisableFontTextureRebuiltCallback = true;Vector2 extents = rectTransform.rect.size;//获取字体的生成规则设置var settings = GetGenerationSettings(extents);//根据待填充字体、生成规则，生成顶点信息
        cachedTextGenerator.PopulateWithErrors(text, settings, gameObject);//
        IList<UIVertex> verts = cachedTextGenerator.verts;float unitsPerPixel = 1 / pixelsPerUnit;int vertCount = verts.Count - 4;if (vertCount <= 0){toFill.Clear();return;}Vector2 roundingOffset = new Vector2(verts[0].position.x, verts[0].position.y) * unitsPerPixel;roundingOffset = PixelAdjustPoint(roundingOffset) - roundingOffset;toFill.Clear();if (roundingOffset != Vector2.zero){for (int i = 0; i < vertCount; ++i){int tempVertsIndex = i & 3;//填充顶点信息m_TempVerts[tempVertsIndex] = verts[i];//设置字体偏移m_TempVerts[tempVertsIndex].position *= unitsPerPixel;m_TempVerts[tempVertsIndex].position.x += roundingOffset.x;m_TempVerts[tempVertsIndex].position.y += roundingOffset.y;if (tempVertsIndex == 3)toFill.AddUIVertexQuad(m_TempVerts); //填充UI顶点面片
            }}else{for (int i = 0; i < vertCount; ++i){int tempVertsIndex = i & 3;//填充顶点信息m_TempVerts[tempVertsIndex] = verts[i];//设置字体偏移m_TempVerts[tempVertsIndex].position *= unitsPerPixel;if (tempVertsIndex == 3)toFill.AddUIVertexQuad(m_TempVerts);//填充UI顶点面片
            }}m_DisableFontTextureRebuiltCallback = false;}public TextGenerationSettings GetGenerationSettings(Vector2 extents){//字体设置信息var settings = new TextGenerationSettings();//下面对Text信息进行提取settings.generationExtents = extents;if (font != null && font.dynamic){settings.fontSize = m_FontData.fontSize;settings.resizeTextMinSize = m_FontData.minSize;settings.resizeTextMaxSize = m_FontData.maxSize;}settings.textAnchor = m_FontData.alignment;settings.alignByGeometry = m_FontData.alignByGeometry;settings.scaleFactor = pixelsPerUnit;settings.color = color;settings.font = font;settings.pivot = rectTransform.pivot;settings.richText = m_FontData.richText;settings.lineSpacing = m_FontData.lineSpacing;settings.fontStyle = m_FontData.fontStyle;settings.resizeTextForBestFit = m_FontData.bestFit;settings.updateBounds = false;settings.horizontalOverflow = m_FontData.horizontalOverflow;settings.verticalOverflow = m_FontData.verticalOverflow;return settings;}
}

如下代码所示， 字体的贴图保存在Font.material.mainTexture中，Mesh信息准备好后将字体的材质贴上就可以将文字渲染出来了，最终字体和Image绘制完全一样，通过Graphic.UpdateMaterial()将材质贴上。 

 

 

顶点辅助类VertexHelper

前面我们介绍的Image和Text 合并网格都用到了VertexHelper类，如下代码所示，它只是个普通的类对象，里面只保存了生成Mesh的基本信息并非Mesh对象，最后通过这些基本信息就可以生成Mesh网格了。 

VertexHelper.cs（部分代码）：

public class VertexHelper : IDisposable
{//保存每个顶点的位置、颜色、UV、法线、切线private List<Vector3> m_Positions;private List<Color32> m_Colors;private List<Vector2> m_Uv0S;private List<Vector2> m_Uv1S;private List<Vector2> m_Uv2S;private List<Vector2> m_Uv3S;private List<Vector3> m_Normals;private List<Vector4> m_Tangents;//记录三角形的索引private List<int> m_Indices;//开始添加顶点的位置、颜色、UV、法线、切线数据public void AddVert(Vector3 position, Color32 color, Vector2 uv0, Vector2 uv1, Vector3 normal, Vector4 tangent){InitializeListIfRequired();m_Positions.Add(position);m_Colors.Add(color);m_Uv0S.Add(uv0);m_Uv1S.Add(uv1);m_Uv2S.Add(Vector2.zero);m_Uv3S.Add(Vector2.zero);m_Normals.Add(normal);m_Tangents.Add(tangent);}//添加三角形的索引public void AddTriangle(int idx0, int idx1, int idx2){InitializeListIfRequired();m_Indices.Add(idx0);m_Indices.Add(idx1);m_Indices.Add(idx2);}
}

Graphic中有个静态对象s_VertexHelper保存每次生成的网格信息，使用完后会立即清理掉等待下个Graphic对象使用。 

Graphic.cs（部分代码）：

 

public abstract class Graphic : UIBehaviour, ICanvasElement
{//...略[NonSerialized] private static readonly VertexHelper s_VertexHelper = new VertexHelper();private void DoMeshGeneration(){//...略//s_VertexHelper中的数据信息，调用FillMesh()方法生成真正的网格信息。
        s_VertexHelper.FillMesh(workerMesh);//s_VertexHelper.FillMesh内部实现//就是Unity自己生成Mesh的API而已//public void FillMesh(Mesh mesh)//{//    InitializeListIfRequired();//    mesh.Clear();//    if (m_Positions.Count >= 65000)//        throw new ArgumentException("Mesh can not have more than 65000 vertices");//    mesh.SetVertices(m_Positions);//    mesh.SetColors(m_Colors);//    mesh.SetUVs(0, m_Uv0S);//    mesh.SetUVs(1, m_Uv1S);//    mesh.SetUVs(2, m_Uv2S);//    mesh.SetUVs(3, m_Uv3S);//    mesh.SetNormals(m_Normals);//    mesh.SetTangents(m_Tangents);//    mesh.SetTriangles(m_Indices, 0);//    mesh.RecalculateBounds();//}//最终提交网格信息，在C++底层中合并网格
        canvasRenderer.SetMesh(workerMesh);}
}

Layout源码解读

UGUI的布局功能确实很强大，只要挂在节点下就可以设置HorizontalLayoutGroup（横向）、VerticalLayoutGroup（纵向）、GridLayoutGroup（表格）的布局了。虽然使用方便，但是效率是不高的，这里我们以纵向来举例。无论横向还是纵向排列，首先得计算出每个子对象的区域才行。如下代码所示，在GetChildSizes()方法中拿到每个元素的区域。 

HorizontalOrVerticalLayoutGroup.cs（部分代码）：

public abstract class HorizontalOrVerticalLayoutGroup : LayoutGroup
{//...略private void GetChildSizes(RectTransform child, int axis, bool controlSize, bool childForceExpand,out float min, out float preferred, out float flexible){//获取每个子元素的区域，min最小区域、preferred准确区域、flexible弹性区域if (!controlSize){min = child.sizeDelta[axis];preferred = min;flexible = 0;}else{min = LayoutUtility.GetMinSize(child, axis);preferred = LayoutUtility.GetPreferredSize(child, axis);flexible = LayoutUtility.GetFlexibleSize(child, axis);}if (childForceExpand)flexible = Mathf.Max(flexible, 1);}
}

如下代码所示，最核心的计算在LayoutUtility. GetLayoutProperty()方法中，把每个实现ILayoutElement接口的对象的信息取出来。 

LayoutUtility.cs（部分代码）：

public static class LayoutUtility
{//...略public static float GetMinWidth(RectTransform rect){//计算最小宽度return GetLayoutProperty(rect, e => e.minWidth, 0);}public static float GetLayoutProperty(RectTransform rect, System.Func<ILayoutElement, float> property, float defaultValue, out ILayoutElement source){source = null;if (rect == null)return 0;float min = defaultValue;int maxPriority = System.Int32.MinValue;var components = ListPool<Component>.Get();rect.GetComponents(typeof(ILayoutElement), components);//遍历每一个实现ILayoutElement接口的子对象（Image和Text都实现了ILayoutElement接口）//或者绑定了LayoutElement对象的脚本也实现了ILayoutElement接口for (int i = 0; i < components.Count; i++){//确保layoutComp对象有效var layoutComp = components[i] as ILayoutElement;if (layoutComp is Behaviour && !((Behaviour)layoutComp).isActiveAndEnabled)continue;//确保当前优先级小于最大优先级int priority = layoutComp.layoutPriority;if (priority < maxPriority)continue;float prop = property(layoutComp);if (prop < 0)continue;//如果有更高的优先级，那么就覆盖最小数值，并且覆盖最大优先级数值if (priority > maxPriority){min = prop;maxPriority = priority;source = layoutComp;}//如果组件有相同的优先级，取较大的值else if (prop > min){min = prop;source = layoutComp;}}ListPool<Component>.Release(components);//返回最小值return min;}
}

如下代码所示，由于Image和Text都实现了ILayoutElement接口，所以LayoutGroup下的Image和Text元素会自动布局，也可以绑定LayoutElement脚本主动设置区域。

public class Image : MaskableGraphic, ISerializationCallbackReceiver, ILayoutElement, ICanvasRaycastFilter
public class Text : MaskableGraphic, ILayoutElement

但是Layout还有Min Wdith和Flexible Width可设置最小宽高和弹性宽高，这都需要进行额外的计算产生额外的开销，如果对效率要求比较高的UI，最好可以考虑自行封装一套布局组件。 如图9-1所示，有时候希望布局以后自动计算RectTransform的区域，那么就不得不再挂上一个Content Size Fitter组件了，它是在LayoutRebuilder中等待Rebuild()时调用，那么势必会再次造成Rebuild()。

不得不说 Content Size Fitter、VerticalLayoutGroup、HorizontalLayoutGroup、 AspectRatioFitter、GridLayoutGroup组件效率是很低的，它们势必会导致所有元素的Rebuild()执行两次。
1、界面第一次打开需要进行第一次Rebuild()
2、Layout组件要算位置或者大小会强制再执行一次Rebuild()

很有可能有些元素是不需要Rebuild的，但是Layout组件也会强制执行，那么势必造成额外的开销。 

 

遮罩：Mask与Mask2D

UGUI的裁切分为Mask和Mask2D两种，我们先来看Mask。它可以给Mask指定一张裁切图裁切子元素。如图10-1所示，我们给Mask指定了一张圆形图片，那么子节点下的元素都会被裁切在这个圆形区域中。

功能确实很强大，我们来看看它的效率如何呢？由于裁切需要同时裁切图片和文本，所以Image和Text都会派生自MaskableGraphic。如果要让Mask节点下的元素裁切，那么它需要占一个DrawCall，因为这些元素需要一个新的Shader参数来渲染。如下代码所示，MaskableGraphic实现了IMaterialModifier接口， 而StencilMaterial.Add()就是设置Shader中的裁切参数。 
MaskableGraphic.cs（部分代码）：

public abstract class MaskableGraphic : Graphic, IClippable, IMaskable, IMaterialModifier
{//...略public virtual Material GetModifiedMaterial(Material baseMaterial){var toUse = baseMaterial;//获取模板缓冲值if (m_ShouldRecalculateStencil){var rootCanvas = MaskUtilities.FindRootSortOverrideCanvas(transform);m_StencilValue = maskable ? MaskUtilities.GetStencilDepth(transform, rootCanvas) : 0;m_ShouldRecalculateStencil = false;}//确保Mask组件有效Mask maskComponent = GetComponent<Mask>();if (m_StencilValue > 0 && (maskComponent == null || !maskComponent.IsActive())){//设置模板缓冲值，并且设置在该区域内的显示，不在的裁切掉var maskMat = StencilMaterial.Add(toUse, (1 << m_StencilValue) - 1, StencilOp.Keep, CompareFunction.Equal, ColorWriteMask.All, (1 << m_StencilValue) - 1, 0);StencilMaterial.Remove(m_MaskMaterial);m_MaskMaterial = maskMat;//并且更换新的材质toUse = m_MaskMaterial;}return toUse;}
}

如下代码所示，Image对象在进行Rebuild()时，UpdateMaterial()方法中会获取需要渲染的材质，并且判断当前对象的组件是否有继承IMaterialModifier接口，如果有那么它就是绑定了Mask脚本，接着调用上面提到的GetModifiedMaterial方法修改材质上Shader的参数。 
Graphic.cs（部分代码）：

public abstract class Graphic : UIBehaviour,ICanvasElement
{//...略public virtual void Rebuild(CanvasUpdate update){if (canvasRenderer.cull)return;switch (update){case CanvasUpdate.PreRender:if (m_VertsDirty){//开始更新网格
                    UpdateGeometry();m_VertsDirty = false;}if (m_MaterialDirty){//开始更新材质
                    UpdateMaterial();m_MaterialDirty = false;}break;}}public virtual Material materialForRendering{get{//遍历UI中的每个Mask组件var components = ListPool<Component>.Get();GetComponents(typeof(IMaterialModifier), components);//并且更新每个Mask组件的模板缓冲材质var currentMat = material;for (var i = 0; i < components.Count; i++)currentMat = (components[i] as IMaterialModifier).GetModifiedMaterial(currentMat);ListPool<Component>.Release(components);//返回新的材质，用于裁切return currentMat;}}protected virtual void UpdateMaterial(){if (!IsActive())return;//更新刚刚替换的新的模板缓冲的材质canvasRenderer.materialCount = 1;canvasRenderer.SetMaterial(materialForRendering, 0);canvasRenderer.SetTexture(mainTexture);}
}

Mask的原理就是利用了StencilBuffer(模板缓冲)，它里面记录了一个ID，被裁切元素也有StencilBuffer(模板缓冲)的ID，并且和Mask里的比较，相同才会被渲染。因为模板缓冲可以提供模板的区域，也就是前面设置的圆形图片，所以最终会将元素裁切到这个圆心图片中。 如图10-2所示，在Mask外面放一个普通的图片，默认情况下Stencil Ref的值是0，所以它不会被裁切，永远会显示出来。

如图10-3所示，因为Mask的Stencil Ref 值是1，所需被裁切的元素它的Stencil Ref 值也应该是1就会被裁切。

接着我们再来看看Mask2D的原理，在前面介绍Canvas.willRenderCanvases()时在PerformUpdate方法中会调用ClipperRegistry.instance.Cull();来处理界面中所有的Mask2D裁切。

ClipperRegistry.instance.Cull();的原理就是遍历界面中的所有Mask2D组件，并且调用每个组件的PerformClipping();方法。 

如下代码所示，Mask2D会在OnEnable()方法中，将当前组件注册ClipperRegistry.Register(this);这样在上面ClipperRegistry.instance.Cull();方法时就可以遍历所有Mask2D组件并且调用它们的PerformClipping()方法了。

PerformClipping()方法，需要找到所有需要裁切的UI元素，因为Image和Text都继承了IClippable接口，最终将调用Cull()进行裁切。
RectMask2D.cs（部分代码）： 

public class RectMask2D : UIBehaviour, IClipper, ICanvasRaycastFilter
{//...略protected override void OnEnable(){//注册当前RectMask2D裁切对象，保证下次Rebuild时可进行裁切。base.OnEnable();m_ShouldRecalculateClipRects = true;ClipperRegistry.Register(this);MaskUtilities.Notify2DMaskStateChanged(this);}public virtual void PerformClipping(){if (ReferenceEquals(Canvas, null)){return;}//重新计算裁切区域if (m_ShouldRecalculateClipRects){MaskUtilities.GetRectMasksForClip(this, m_Clippers);m_ShouldRecalculateClipRects = false;}//由于裁切可能有多个区域，这里会计算出正确包含重复的一个区域bool validRect = true;Rect clipRect = Clipping.FindCullAndClipWorldRect(m_Clippers, out validRect);RenderMode renderMode = Canvas.rootCanvas.renderMode;bool maskIsCulled =(renderMode == RenderMode.ScreenSpaceCamera || renderMode == RenderMode.ScreenSpaceOverlay) &&!clipRect.Overlaps(rootCanvasRect, true);bool clipRectChanged = clipRect != m_LastClipRectCanvasSpace;bool forceClip = m_ForceClip;// Avoid looping multiple times.foreach (IClippable clipTarget in m_ClipTargets){if (clipRectChanged || forceClip){//准备把裁切区域传到每个UI元素的Shader中
                clipTarget.SetClipRect(clipRect, validRect);}//确保裁切可用var maskable = clipTarget as MaskableGraphic;if (maskable != null && !maskable.canvasRenderer.hasMoved && !clipRectChanged)continue;//准备开始裁切，准备重建裁切的UI
            clipTarget.Cull(maskIsCulled ? Rect.zero : clipRect,maskIsCulled ? false : validRect);}m_LastClipRectCanvasSpace = clipRect;m_ForceClip = false;}
}

如图10-4所示，RectMask2D会将RectTransform的区域作为_ClipRect传入Shader中，并且激活UNITY_UI_CLIP_RECT的Keywords。Stencil Ref 的值是0 表示它并没有使用模板缓冲比较，如果只是矩形裁切，RectMask2D并且它不需要一个无效的渲染用于模板比较，所以RectMask2D的效率会比Mask要高。 

如下代码所示，在Shader的Frag处理像素中，被裁切掉的区域是通过UnityGet2DClipping()将Color.a变成了透明。 

RectMask2D.cs（部分代码）：