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HybridCLR原理中的重点总结

序言

该文章以一个新手的身份,讲一下自己学习的经过,大家更快的学习HrbirdCLR。

我之前的两个Unity项目中,都使用到了热更新功能,而热更新的技术栈都是用的HybridCLR。

第一个项目本身虽然已经集成好了热更逻辑(使用HybridCLR),但是热更逻辑都是主程在处理的,而我主要是做UI的界面和业务逻辑功能,基本没接触到HybridCLR。

而第二个项目需要自己把热更新功能搭建起来,于是就使用了第一个项目的已经完成的HybridCLR的框架代码,根据第一个项目做修改,来自己一点点把HybridCLR搭建起来。

所以我现在是一个处理好了HybridCLR逻辑,但是不懂原理的Unity新手状态。

于是引出这个文章,该文章不是讲解HybridCLR在Unity下的热更实现细节,而是讲HybridCLR的需要注意原理重点。

重点总结

用HybridCLR的官网上的一个简介来引出重点。

HybridCLR是一个特性完整、零成本、高性能、低内存近乎完美的Unity全平台原生c#热更方案。

HybridCLR扩充了il2cpp的代码,使它由纯AOT runtime变成AOT+Interpreter 混合runtime,进而原生支持动态加载assembly,使得基于il2cpp backend打包的游戏不仅能在Android平台,也能在IOS、Consoles等限制了JIT的平台上高效地以AOT+interpreter混合模式执行,从底层彻底支持了热更新。

HybridCLR不仅支持传统的全解释执行模式,还开创性地实现了 Differential Hybrid Execution(DHE) 差分混合执行技术。即可以对AOT dll任意增删改,会智能地让变化或者新增的类和函数以interpreter模式运行,但未改动的类和函数以AOT方式运行,让热更新的游戏逻辑的运行性能基本达到原生AOT的水平。

 这是HybridCLR官网开头的一个简介,这段文字包含了几个比较重要的信息,如果没有了解过的同学,对于这些信息就不能抓住。

重点主要有以下几个:

IL2CPP

AOT

Interpreter

DHE

IL2CPP

我们先从字面理解,IL意思就是中间语言(Intermediate Language),CPP是C++。所以IL2CPP意思就是:中间语言转换为C++。

再让我们来看一下Unity官方文档的说法:

The IL2CPP (Intermediate Language To C++) scripting backend
 is an alternative to the Mono backend. IL2CPP provides better support for applications across a wider range of platforms. The IL2CPP backend converts MSIL (Microsoft Intermediate Language) code (for example, C# code in scripts) into C++ code, then uses the C++ code to create a native binary file (for example, .exe, .apk, or .xap) for your chosen platform.

 首先,希望大家能在不翻译的情况下,阅读完这个概述。如果实在不理解其中的一些单词,可以在整句翻译之后,再回来查看这段文字的意思(很多情况下,英文的理解和中文是不一样的)。

其次,在理解了以上概述的意思之后,我们来查看Unity中IL2CPP的配置,在Project Setting -> Player 选项里:

Scripting Backend 有两个选项,Mono和IL2CPP。

然后,现在我们得知,IL2CPP是将C#转换为中间语言,再将中间语言转换为C++,再转换为我们所编译的平台对应的二进制文件(.exe、.apk或.xap)。

而Mono是通过在发布平台生成对应的Mono VM(Mono VM即Mono的解释器,有关解释器,之后会说到)来处理的。

以上是IL2CPP和Mono这两个选项的主要区别。

在我个人看来,中间语言以后会有比较大的发展,因为像现在Javascript等语言也在依托于中间语言,获得了较大的性能提升。

大家对IL2CPP还想更详细的了解的话,可以查看:

https://blog.csdn.net/Devil_MayCare/article/details/106378192

https://zhuanlan.zhihu.com/p/19972689

AOT

AOT的解释

AOT的全称是Ahead Of Time,字面意思是运行前编译。

程序的运行按编译方式来区分的话,主要有两种方式:静态编译动态编译

而我们通常也可以将静态编译称为AOT

静态编译

静态编译是在运行前被翻译为机器码,可以直接编译目标平台识别和运行。

优点:这样的程序运行速度相对于动态编译来说会快很多

缺点:就是在我们修改代码的时候,每次测试修改过的代码,都会执行一次编译,这样相对于动态编译来说,开发效率会低一些。

还有一个最重要的缺点就是:静态编译如果要修改已经发布的程序,必须要打包,然后替换掉线上的程序。

动态编译

动态编译是在运行的时候,需要有一个解释器解释器会随着程序一起打包,才被对应语言的解释器进行解释成机器语言,然后再由机器运行。

缺点:就是在运行时的速度比静态编译慢很多

优点:在开发时,不需要等待编译的过程,相对来说,开发效率会高一些。

同样最重要的优点:动态编译可以直接修改包里的代码,替换了包里的代码后,就可以完成程序更新的需求。

而我们也可以将动态编译称为JIT

JIT的解释

即Just-In-Time,字面意思是即时编译,也可以称为运行时编译。

对应关系

所以我们从AOT整理出静态编译,再整理出动态编译,再整理出JIT

现在我们整理出Unity根据编译类型来划分的对应关系:

静态编译->AOT->IL2CPP

那么动态编译也是有对应关系的:

动态编译->JIT->Mono

其中AOT->IL2CPP和JIT->Mono这两条对应关系的原理,在IL2CPP这一节中已经讲过,大家可以往回看一下。

各种编译类型的语言

静态编译(AOT)主要是以C/C++等语言为主,而动态编译(JIT)主要是以lua、Javascript、python等为主。

还有就是有些语言既可以支持AOT,也支持JIT,其中就包括C#、Javascript(前面就说过现在Js也可以处理为中间语言,再转换为C++)。

热更需求

在Unity开发出来的游戏,会需要上传到对应平台(Android的Google Play、iOS的AppStore),然后用户使用Android或iOS对应平台上下载下来。

那么在我们更新了一点功能之后,用户又需要从Android或iOS平台上再下载一次,这是比较不友好的用户体验。

那么现在我们的需求就是:在我们更新了功能之后,用户打开游戏,直接下载我们更新的功能代码和图片资源等(下载更新的功能代码和图片资源到平台的可读写目录,速度较快,不怎么影响用户体验),直接就能体验到新功能。

以上这个需求就是热更新。

遇到问题

那么现在我们的情况是

IL2CPP->速度快,但是不能热更新(前面说过了,IL2CPP需要编译,打包,再替换平台上的程序)。

JIT->速度慢,但是能热更(将代码或资源下载到平台的可读写目录,等程序运行的时候,会自动运行平台的可读写目录中的代码)。

所以现在的想法是可不可以将IL2CPP改造为可以热更的IL2CPP,于是需要加上Interpreter,组成了HybridCLR的官方解释中的AOT+Interpreter。

这也就是HybrildCLR要解决的问题。

Interpreter

Interpreter的意思是解释器(和动态语言中提到的解释器是同一个意思),是动态语言实现动态更新的必要逻辑,像前面提到的Mono VM就是解释器,而Javascript的解释器有V8、SpiderMonkey等。

但是,HybridCLR中的Interpreter和其他语言的Interpreter又有一个区别,那就是HybridCLR的Interpreter只处理dll库的选择,不是解释dll库中的代码

这是HybridCLR能继续保持静态编译(AOT)类型的一个关键。

这种技术是在Mixed Mode Execution中获得的启发。

Tips:与解释器对应的就是编译器,编译器有LLVM、GCC等。大家有兴趣可以自己查询。

DHE

这是HybridCLR的一个商业版本才提供的技术支持。

这个了解不多,大家在官网查看即可。

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