Question

在创建对象、字符串或数组时，其存储所需的内存将从一个被称为堆的中央池分配。若项目不再使用，它之前占用的内存可以释放回收，用来存储其他数据。过去通常由程序设计员使用相应的函数调用，明确分配并释放这些堆内存块。现在，像 Unity Mono 引擎之类的运行时间系统可以自动管理内存。自动内存管理比明确分配/释放需要的编码工作更少，并大大降低了潜在的内存泄漏（内存分配，但从未被释放的情况）。

值和引用类型

在调用函数时，其参数值将复制到专为此次调用保留的内存区域。数据类型只会占用几个字节，可以快速简单地复制。但在通常情况下，对象、字符串和数组要大得多，如果这些类型的数据定期复制的话将会变得相当低效。幸运的是，我们没必要这样做；大型项目的实际存储空间从堆中分配并且只使用一个小小的“指针”值来记住它的位置。自此，在参数传递期间只需复制指针。只要运行时间系统可以找到指针识别的项目，就可以在必要时经常使用单个数据副本。

直接存储并在参数传递过程中复制的类型被称为值类型。它包括整型、浮点型、布尔型和 Unity 的结构类型（例如，Color 和 Vector3）。被分配在堆然后通过指针访问的类型被称为引用类型，因为存储在变量中的值只是“指向”真实的数据。引用类型包括对象、字符串和数组等。

分配和垃圾收集

内存管理会跟踪堆中已确定未使用的区域。在请求新的内存块时（例如当一个对象被实例化），管理器将选择未使用的区域分配给内存块，然后将分配的内存从已知未使用空间中删除。后续请求都以同样的方式处理，直到有没有足够大的未使用空间来分配所需的块大小。此时，堆中分配的所有内存几乎不可能都在使用中。只有在参考变量仍可找到引用时，才可以访问堆上的引用项目。如果内存块的所有引用都已经消失（例如，引用变量已经重新分配，或者它们成为超出范围的局部变量），那么，它所占用的内存可以安全地重新分配。

若要决定哪些堆块不再被使用，内存管理器将在所有当前活动的引用变量中搜索，并将其引用的块标记为“活动”块。完成搜索之后，活动块之间的所有空间都将被内存管理器视为未使用，可以用于后续分配。显然，定位和释放未使用内存的过程被称为垃圾收集（简称为 GC）。

优化

垃圾收集为自动执行，且程序设计员不可见，但实际上收集过程需要在后台占用大量 CPU 时间。若使用恰当，自动内存管理的整体性能一般会等于或高于手动分配。但是，程序设计员应避免失误引发不必要的回收器触发和执行停顿。

现在也存在一些非主流的算法，虽然第一眼看上去并无恶意，但却能成为的 GC 的噩梦。重复字符串串联便是一个典型的例子：-

 function ConcatExample(intArray: int[]) {
 	var line = intArray[0].ToString();
 
 	for (i = 1; i < intArray.Length; i++) {
 		line += ", " + intArray[i].ToString();
 	}
 
 	return line;
 }

此处的关键细节是新的块没有一个接一个恰当地添加到字符串。实际情况是，每次循环的时候，之前的 line 变量的内容成为死链 — 每次分配的都是一个由原块和结尾处新块组成的全新的字符串。随着 i 值的增加，字符串也将不断变长，消耗的堆空间量也随之增加，因此，每次调用此函数，都极有可能使用数百个字节的空闲堆空间。如需串联大量字符串，那么最好使用 Mono 库的 System.Text.StringBuilder 类。

但是，如果不频繁调用，字符串联不会引发过多的问题，并且 Unity 通常采用帧更新。如下所示：-

 var scoreBoard: GUIText;
 var score: int;
 
 function Update() {
 	var scoreText: String = "Score: " + score.ToString();
 	scoreBoard.text = scoreText;
 }

… 每次更新时都将分配新的字符串，并且持续产生新的垃圾。大多数字符串可以通过更新文本保存，除非 score 发生变化：-

 var scoreBoard: GUIText;
 var scoreText: String;
 var score: int;
 var oldScore: int;
 
 function Update() {
 	if (score != oldScore) {
 		scoreText = "Score: " + score.ToString();
 		scoreBoard.text = scoreText;
 		oldScore = score;
 	}
 }

另一个潜在问题发生在函数返回数组值时：-

 function RandomList(numElements: int) {
 	var result = new float[numElements];
 
 	for (i = 0; i < numElements; i++) {
 		result[i] = Random.value;
 	}
 
 	return result;
 }

在创建有填充值的新数组时，此类函数非常美观实用。但是，如果反复调用，每次都将分配新的内存。由于数组可能非常大，空闲的堆空间可能快速消耗完，导致频繁的垃圾收集。避免这个问题的一种方式是利用数组是一种引用类型。作为参数传递到函数的数组可以在函数内修改，在函数返回之后结果将保留。上述函数通常可作如下替换：-

 function RandomList(arrayToFill: float[]) {
 	for (i = 0; i < arrayToFill.Length; i++) {
 		arrayToFill[i] = Random.value;
 	}
 }

这项操作会简单地用新值取代现有的数组内容。虽然这需要在调用的代码中完成数组初始分配（这似乎不够美观），但是此函数在调用时不会产生任何新的垃圾。

请求收集

如上所述，最好尽量避免分配。但考虑到它们无法被完全消除，可以使用两种主要策略将其对游戏设置的入侵降至最低：-

快速、频繁垃圾收集的小堆

此策略最好用于拥有长期游戏设置的游戏，此类游戏考虑的主要问题是平稳的帧速率。这些游戏的主要特点是频繁分配小堆，但是这些堆只会短暂使用。在 iOS 上使用这一策略时，一般堆大小为 200KB，在 iPhone 3G 上，垃圾收集将花费大约 5ms 时间。如果堆增加至 1MB，垃圾收集将花费 7ms。因此，在某些需要以规定帧间隔进行垃圾收集的情况下，这将是非常有用的功能。通常，垃圾收集的频率将高于必要的次数；但它可以快速处理，几乎不会对游戏造成影响。

 if (Time.frameCount % 30 == 0)
 {
    System.GC.Collect();
 }
 

但请应该谨慎使用该技巧，并检查分析器统计信息，以确保它可以真正减少游戏的垃圾收集时间。

缓慢但很少进行垃圾收集的大堆

此策略适用于很少进行分配（收集也相应减少）的游戏，可以在游戏暂停时处理。如果堆尽可能大，但不会大到系统内存低而导致 OS 无法运行游戏时，它非常有用。如果可能的话，Mono 运行时间会避免自动扩展堆。您可以在启动时预先分配某些占位符空间（例如，对于仅因影响内存管理器的而被分配的“无用”对象，可对其实例化），手动扩展堆：-

 function Start() {
 	var tmp = new System.Object[1024];
 
 	// make allocations in smaller blocks to avoid them to be treated in a special way, which is designed for large blocks
         for (var i : int = 0; i < 1024; i++)
 		tmp[i] = new byte[1024];
 
 	// release reference
         tmp = null;
 }
 
 

在游戏设置中可以容纳垃圾收集的的停顿之间，不应完全填满足够大的堆。若发生此类停顿，可以明确地请求垃圾收集：-

 System.GC.Collect();
 

同样，也应该谨慎使用该策略，并注意分析器的统计信息，而是不是假设它已经取得预期效果。

可重复使用的对象池

在很多情况下，可以通过减少创建和销毁的对象数目来避免产生垃圾。您可能反复遇到游戏中的某些对象，比如爆弹，尽管只有少数对象会立即爆炸。这种情况通常可以重复使用对象而无需摧毁旧对象，然后使用新对象替换。

请参阅此处，了解更多有关对象池 (Object Pool) 及其实现的详细信息。

更多信息

内存管理是一个微妙复杂的话题，已经投入了大量的学术精力。如果有兴趣了解更多相关知识，那么 memorymanagement.org 是不错的资源网站，它刊登了大量出版物和在线文章。更多有关对象池的信息，请访问 Wikipedia 页面和 Sourcemaking.com。