Unity 射线检测方法及其应用场景优化指南_physics.raycastnonalloc

在 Unity 开发中，射线检测是一个非常重要的功能，广泛应用于碰撞检测、物理交互等场景。合理选择和使用射线检测方法，不仅可以提高检测的准确性，还能显著优化性能。

今天在学习中突然想到游戏中频繁的使用射线，GC 也会大量产生 

如何进行优化呢 ？ 

射线检测方法概览

1. Physics.Raycast
2. Physics.RaycastAll
3. Physics.RaycastNonAlloc
4. Physics.SphereCast
5. Physics.SphereCastAll
6. Physics.SphereCastNonAlloc
7. Physics.CapsuleCast
8. Physics.CapsuleCastAll
9. Physics.CapsuleCastNonAlloc

性能优化建议

1. 选择合适的方法：根据具体需求选择最合适的射线检测方法。如果只需要检测第一个相交物体，使用 Physics.Raycast 而不是 Physics.RaycastAll。
2. 使用 NonAlloc 版本：在高频率调用的检测场景中，优先使用 NonAlloc 版本以减少垃圾回收和内存分配。
3. 优化检测频率：尽量减少不必要的射线检测调用，优化逻辑使射线检测只在需要时调用。
4. 使用 LayerMask：通过 LayerMask 过滤不必要的碰撞体，提高检测效率。
5. 合理设计检测区域：避免过大范围的检测区域，合理设计检测区域以减少无效的检测

     Tip: 主体是就是在频繁使用射线检测时候，使用避免GC的方法等等去实现减少GC

射线检测方法及其使用场景

1. Physics.Raycast

• 描述：检测从起点沿指定方向的射线是否与任何碰撞体相交。
• 使用场景：用于单一目标的检测，如射击、视线检测、点击物体等

• if (Physics.Raycast(origin, direction, out RaycastHit hitInfo, maxDistance, layerMask))
  {
      // 处理碰撞
  }
  

  2. Physics.RaycastAll

• 描述：检测从起点沿指定方向的射线与所有相交的碰撞体。
• 使用场景：需要检测射线路径上所有物体，如激光光束穿过多个目标。

• RaycastHit[] hits = Physics.RaycastAll(origin, direction, maxDistance, layerMask);
  foreach (RaycastHit hit in hits)
  {
      // 处理每个碰撞
  }
  

  3. Physics.RaycastNonAlloc

• 描述：检测从起点沿指定方向的射线与所有相交的碰撞体，结果存储在预先分配的数组中。
• 使用场景：频繁射线检测且希望避免垃圾回收的场景。

  if (Physics.SphereCast(origin, radius, direction, out RaycastHit hitInfo, maxDistance, layerMask))
  {
      // 处理碰撞
  }
  

4. Physics.SphereCast

• 描述：在指定方向上发射一个球体，检测它是否与任何碰撞体相交。
• 使用场景：模拟具有体积的物体检测，如角色视野检测、环境扫描。

if (Physics.SphereCast(origin, radius, direction, out RaycastHit hitInfo, maxDistance, layerMask))
{
    // 处理碰撞
}

5. Physics.SphereCastAll

• 描述：在指定方向上发射一个球体，检测它与所有相交的碰撞体。
• 使用场景：需要检测球体路径上所有相交物体的情况。

• RaycastHit[] hits = Physics.SphereCastAll(origin, radius, direction, maxDistance, layerMask);
  foreach (RaycastHit hit in hits)
  {
      // 处理每个碰撞
  }
  

6. Physics.SphereCastNonAlloc

• 描述：在指定方向上发射一个球体，检测它与所有相交的碰撞体，结果存储在预先分配的数组中。
• 使用场景：频繁球体检测且希望避免垃圾回收的场景。

• RaycastHit[] results = new RaycastHit[10];
  int hitCount = Physics.SphereCastNonAlloc(origin, radius, direction, results, maxDistance, layerMask);
  for (int i = 0; i < hitCount; i++)
  {
      RaycastHit hit = results[i];
      // 处理每个碰撞
  }
  

  7. Physics.CapsuleCast

• 描述：在指定方向上发射一个胶囊体，检测它是否与任何碰撞体相交。
• 使用场景：检测具有高度和宽度的物体，如角色的碰撞检测、隧道穿越检测。

if (Physics.CapsuleCast(point1, point2, radius, direction, out RaycastHit hitInfo, maxDistance, layerMask))
{
    // 处理碰撞
}

8. Physics.CapsuleCastAll

• 描述：在指定方向上发射一个胶囊体，检测它与所有相交的碰撞体。
• 使用场景：需要检测胶囊体路径上所有相交物体的情况。

RaycastHit[] hits = Physics.CapsuleCastAll(point1, point2, radius, direction, maxDistance, layerMask);
foreach (RaycastHit hit in hits)
{
    // 处理每个碰撞
}

9. Physics.CapsuleCastNonAlloc

• 描述：在指定方向上发射一个胶囊体，检测它与所有相交的碰撞体，结果存储在预先分配的数组中。
• 使用场景：频繁胶囊体检测且希望避免垃圾回收的场景。

• RaycastHit[] results = new RaycastHit[10];
  int hitCount = Physics.CapsuleCastNonAlloc(point1, point2, radius, direction, results, maxDistance, layerMask);
  for (int i = 0; i < hitCount; i++)
  {
      RaycastHit hit = results[i];
      // 处理每个碰撞
  }
  

3.将自定义射线检测写成接口的形式，可以使代码更加灵活和可扩展

using UnityEngine;
 
public interface IRaycastManager
{
    int Raycast(Vector3 origin, Vector3 direction, float maxDistance, LayerMask layerMask, out RaycastHit[] results);
}

using UnityEngine;
using System.Collections.Generic;
 
public class RaycastManager : MonoBehaviour, IRaycastManager
{
    private List<RaycastHit[]> raycastHitPools;
    private int poolSize = 10; // 池的大小
    private int maxResults = 10; // 每个数组可以存储的最大结果数
 
    void Start()
    {
        // 初始化对象池
        raycastHitPools = new List<RaycastHit[]>(poolSize);
        for (int i = 0; i < poolSize; i++)
        {
            raycastHitPools.Add(new RaycastHit[maxResults]);
        }
    }
 
    public int Raycast(Vector3 origin, Vector3 direction, float maxDistance, LayerMask layerMask, out RaycastHit[] results)
    {
        // 从对象池中获取一个预分配的数组
        results = GetRaycastHitArrayFromPool();
        
        // 使用 NonAlloc 方法进行射线检测
        int hitCount = Physics.RaycastNonAlloc(origin, direction, results, maxDistance, layerMask);
        
        // 返回检测到的碰撞体数量
        return hitCount;
    }
 
    private RaycastHit[] GetRaycastHitArrayFromPool()
    {
        // 简单实现：循环使用池中的数组
        RaycastHit[] resultArray = raycastHitPools[0];
        raycastHitPools.RemoveAt(0);
        raycastHitPools.Add(resultArray);
        return resultArray;
    }
 
    // 调试时绘制射线
    void OnDrawGizmos()
    {
        Gizmos.color = Color.red;
        Gizmos.DrawLine(transform.position, transform.position + transform.forward * 10);
    }
}

  使用自定义射线检测接口

using UnityEngine;
 
public class TestRaycast : MonoBehaviour
{
    private IRaycastManager raycastManager;
    public LayerMask layerMask;
    public float maxDistance = 100f;
 
    void Start()
    {
        // 获取 RaycastManager 组件
        raycastManager = GetComponent<RaycastManager>();
    }
 
    void Update()
    {
        // 射线起点和方向
        Vector3 origin = transform.position;
        Vector3 direction = transform.forward;
 
        // 使用自定义射线检测方法
        int hitCount = raycastManager.Raycast(origin, direction, maxDistance, layerMask, out RaycastHit[] results);
 
        // 处理检测结果
        for (int i = 0; i < hitCount; i++)
        {
            RaycastHit hit = results[i];
            Debug.Log("Hit: " + hit.collider.name);
        }
    }
}