【Unity-UGUI】UGUI知识汇总

前言

记录一些最近学到的有关UGUI的知识。

参考

知乎：6千字带你入门UGUI源码
书籍：《Unity3D高级编程》

1 UGUI系统原理

UGUI是3D网格下建立起来的UI系统，它的每个可显示的元素都是通过3D模型网格的形式建立起来的。当UI系统被实例化时，UGUI系统首先要做的就是构建网格。

也就是说，Unity在制作一个UI元素时，都会先构建一个方形网格，再将图片放入网格内。可以理解成构建了一个3D模型，用一个网格绑定一个材质球，材质球内存放要显示的图片。

但这里有个问题，就是如果每个元素都生成一个模型且绑定一个材质球存入一张图片，那么界面上成千上万的元素就会有成千上万的材质球和图片，显然是不可能的，因为如果这样的话，GPU需要对每个材质球和网格都进行渲染，GPU的负担会很重。

UGUI确实对这一部分进行了优化，它将一部分相同类型的图片合并成一张图，然后将拥有相同图片、相同着色器的材质球指向同一个材质球，并且把分散的模型网格合并起来。这样就生成几个大网格、几个不同图集的材质球和几张图集（合并这一步是由Canvas实现的）。

不过UGUI并不是把所有的网格和材质球合并成一个，它只是把相同层级的元素，以及相同层级上拥有相同材质球参数的进行合并。合并成一个网格，就相当于一个静止的模型，如果有任何元素被移动或者销毁，或者元素的参数被改变，就需要摧毁原来的网格，重新进行构建。这样的操作会消耗很多的CPU内存，因此我们要想方设法地合并更多元素，减少重构次数。这也是UGUI性能优化的一个方向之一。

UI重建（rebuild）

2 事件系统

UGUI的事件系统由以下三个子版块组成：

2.1 EventSystem

事件系统主要是基于输入(键盘、鼠标、触摸或自定义输入)向应用程序中的对象发送事件，当然这需要其他组件的配合。当你在GameObject中添加EventSystem时，你会发现它并没有太多的功能，这是因为EventSystem本身被设计成事件系统不同模块之间通信的管理者和推动者，它主要包含以下功能：

• 管理正在使用的输入模块
• 管理哪个游戏对象被选中
• 管理射线检测

管理输入模块（InputModule）

EventSystem负责管理所有的输入模块（InputModule），它在Update中调用TickModules更新每一个模块，并在满足条件时调用模块的Process方法。

管理选中的游戏对象

当场景中有了新的被选中的对象，会通知之前选中的对象执行OnDeselect事件，通知新的对象执行OnSelect事件。

管理射线检测

EventSystem中，还有一个非常重要的函数RaycastAll()，主要是获取目标。这个方法会首先获取所有的BaseRaycast对象，调用其Raycast方法，然后对最后得到的结果进行排序（大部分情况下按深度进行排序，也有一些情况下会使用距离、排序顺序（SortingOrder，如果是UI则根据Canvas面板的Sort order，3D物体默认是0或者根据Sorting Layer作为排序依据））。

PS：在看UGUI性能优化时，有一条是将无交互事件的UI的Raycast Target字段设为false，我怀疑可能就是为了减少这里的BaseRaycast对象。

2.2 InputModules

输入模块是配置和定制事件系统主逻辑的地方。 自带的输入模块有两个，一个是为独立输入(StandaloneInputModule)，另一个是为触摸输入(TouchInputModule)。 StandaloneInputModule是PC、Mac&Linux上的具体实现，而TouchInputModule是IOS、Android等移动平台上的具体实现，每个模块都按照给定配置接收和分派事件。 运行EventSystem后，它会查看附加了哪些输入模块，并将事件传递给特定的模块。

而事件执行则通过ExecuteEvent类，这个类中定义了许多接口，比如鼠标按下、点击、拖拽等。

2.3 Raycasters

Raycasters负责确定目标对象。给定一个屏幕空间位置，它们将收集所有潜在目标，找出它们是否在给定位置下，然后返回离屏幕最近的对象。 系统提供了以下几种类型的Raycaster：

• Graphic Raycaster： 检测UI元素
• Physics Raycaster： 用于3D物理元素
• Physics 2D Raycaster： 用于2D物理元素

2.4 协作

EventSystem会在Update中调用输入模块的Process方法来处理输入消息。PointerInputModule的Process方法会调用EventSystem中的RaycastAll方法进行射线检测。RaycastAll又会调用所有BastRaycaster的Raycast方法执行具体的射线检测操作，用以获取屏幕某个点下的所有目标。

获取完点击目标后，又会回到PointerInputModule，对其触发那些事件接口（IPointerClickHandler之类的）并传入PointerEventData参数 => 使用冒泡排序通知，直到有能处理对应IEventSystemHandler的UI接收为止（比如Button上的Text无点击事件，那就父物体Button接收）。

举例：
当你点击了一个Button组件，首先你的行为会在EventSystem的Update中被输入模块的Process方法被抓取到，之后输入模块就会调用RaycastAll方法来得到所有屏幕下点击到的目标，最后通过冒泡的方式来找到第一个可以接收点击事件的UI目标。确定好UI目标后，对其执行点击事件。

3 UGUI系统的组件

3.1 Image和RawImage

Unity中的RawImage

RawImage从功能上可以看成是丐版的Image。

区别：
1.Image只能展示Sprite类型图片，RawImage则可以展示各种类型的图片（描述为Texture）。
2.Sprite 只能用在 Image 组件上，做2D and UI，Sprite可以理解为2D特意做的对Texture的封装。
2.Sprite可以做九宫格。
3.Sprite一般用在小图，可以打Atlas(图集)。
4.Texture基于纹理寻址模式，不能打包Atlas。
5. UI 需要修改UV rect和用到寻址模式的，用Texture，否则用Sprite。
6. 当图片尺寸很大导致合并图集效率太低，也可以用RawImage。

优势：
1.Image有Image的优势，Image可以九宫格拉伸。
2.RawImage有RawImage的优势，RawImage可以UV rect贴图的纹理寻址。
3.一般用Image，除了地图寻址，滚动之类的，从贴图哪个位置开始显示。

3.2 Mask和RectMask2D

它们是遮挡组件，可以将子节点下矩形区域外的内容剔除，这两个组件的区别主要是剔除方法不同。Mask使用顶点重构的方式剔除矩形区域外的部分，而RectMask2D组件则采用着色器的剔除方式。

扩展

UI穿透问题

问题描述：在Unity中，当UI元素和3D物体同时存在时，点击UI可能导致3D物体的点击事件也被触发。

查了一下资料似乎是使用OnMouseDown这个方法导致的，网上提到的解决方案是在摄像机上挂载Graphic Raycaster组件，然后使用OnPointerClick()方法替代OnMouseDown进行检测。

也有其他解决方案，不过也是围绕UI专用的射线检测Graphic Raycaster进行的：文章