《人工智能战争2》版本更新 - 5.808 - 内存性能深度优化

完整发布说明。

我已经有一阵子没有深入参与这款游戏的代码工作了，但现在我又回来了。这次的代码更新规模相当大，并结合了《Heart of the Machine》的一些类似更新。我想着干脆同时处理这两款游戏——《AI War 2》从中获得的收益甚至比《Heart of the Machine》还要大！

关于Badger在模组方面的工作，对Armada Empire阵营进行了一系列调整，包括平衡性和经济系统的全面重构。对于Dyson Empire，主要是平衡性改动；虽然有一些削弱，但主要是为了让Reapers（Dyson的敌人）在高难度下更具威胁。

• Imperial Spire：AI King在Dire Guard Posts被摧毁前将无法被锁定。这将使Imperial Spire在终结游戏时效率略有提升。

• 游戏现在设定使用C# 13语言标准，尽管仍运行在.net 4.7.1上。这一点很重要，因为我需要用到C# 8和10中的一些特性，且Unity也提供了支持。不过，由于它包含的内容超出了游戏自身运行所需，所以不要使用那些特性（虽然编译能通过，但游戏会卡死，所以不用担心）。
• FunctorComparer现在改为结构体（struct），因此在对列表等进行排序时不再产生内存分配。
• 更新了所有的排序操作，使其现在变为静态排序。这涵盖了主游戏以及所有未损坏的模组。这大幅降低了这些操作带来的内存压力。
• 向后移植了《Heart of the Machine》的线程控制改进，使得长时间运行的线程能更快启动并更高效地复用。这也使得ThreadStatic的命中更加一致。
• 修复了大多数集合的枚举器获取方式，使其不再导致装箱（boxing），从而减少了垃圾回收（GC）抖动。
• 修复了小型结构体以正确使用IEquatable，这样当它们作为字典的键或值时，不再会被装箱，从而进一步减少了GC抖动。
• 修复了最初确定的19个导致ForEach/DoForEach产生内存问题的点中的18个。随后又发现了另外2800个使用相同模式的地方，由于对代码库的改动影响太大，暂时未对其进行修改。
• 修复了ArcenInput中一个非常愚蠢的错误：当文本框存在时，它会在每帧多次调用以检查文本框。这在屏幕上有文本框时增加了延迟和内存压力。
• 移植了《Heart of the Machine》中ArcenDoubleCharacterBuffer的一些改进，但只移植了少量以避免破坏模组。现在的情况是，在无操作（no-op）情况下内存压力更小。
• 改进了EnumIndexedArray类家族的处理方式，使其不再装箱，从而不再增加内存压力。我们在之前的7.3版本语言中无法做到这一点，但现在成为可能。它遍布整个代码库，每次调用都能节省17字节。每帧有数百次调用，因此可以节省数KB。这是在每帧测量到900KB消耗的情况下实现的，即便是在之前的优化被验证有效之后。
• 现在，当需要时，我们从Cloudflare运营的另一个服务获取IP地址。它响应迅速，没有我们过去使用的服务有时会出现的延迟和中断问题。
• 为游戏使用的许多代码类型提供了一种新型的、无闭包、基于结构体的可枚举表面（enumerable surface），这些可以在不产生垃圾的情况下进行迭代，形式为 foreach ( var v in theThing) {}，而不是像过去那样使用 theThing.DoForEach( delegate (var v ) {} );。代码非常相似，但不会产生垃圾，而旧代码总计每帧产生数百KB的垃圾。不过，有超过2600个调用点，且存在模组，因此旧样式和新样式将共存，并会在有时间时逐步转换。其最终结果是游戏运行更快、更准确，因为它们不需要通过堆来获取迭代所需的数据。这主要有利于模拟速度而非帧率，且对更大、更复杂的游戏受益最大。
• 更新了ConcurrentDictionary以使用一种新的枚举器样式，该样式零GC、不涉及yield、结果与之前相同，在有条目时比之前快1.9倍，在字典为空时比之前快4倍。这种情况随处可见，因此这是一个重大改进。
• 线程中止异常（Thread Abort Exceptions）现在被刻意静默，因为它们是游戏正常运行的一部分，玩家无需担心。此外，许多位置已调整为使用这些异常。
• 大量代码已转换为使用新的foreach样式，而不是闭包样式。它在功能上完全相同，但不会在堆内存中产生垃圾。我已经对模组和外部代码进行了一次大规模的清理。
• 我们多年来使用的自定义StringBuilder类缺乏官方版本具备的多种硬件加速功能。它已被弃用。
• 增加了一个新的ChainList，由BucketedArrayPool支持。这用于GameCommands，以便它们可以“软复用”内存，进行借出和归还。这比我多年来在《AI War 2》中使用并在《Heart of the Machine》中进一步完善的循环数组池概念稍微复杂一些，但大体思路是一样的。基本上，有一个库，ChainLists向库请求租用特定大小的数组（目前int、float、string和FInt为16和32个条目，但可以是任何大小），然后它们会保留一定数量的已归还但未超过特定大小的租用数组。16和32的大小比GameCommands过去使用的4和8大得多，这实际上会使它们在必须扩展之前有更多的余量，并应有助于平衡锁定访问库与直接分配的性能。对于较小的列表，这确实会导致很多“浪费”的内存，但这并不是问题，因为它们在最慢几秒内（通常更快）就会被回收。尽管有这些额外的余量，但这种方法所需的总内存池实际上更少，因为我们不涉及GC。目前，它只允许为其目标站点使用约32MB的内存。这应该涵盖了拥有大量AI的繁忙多人游戏所需容量的两倍左右。如果游戏总计仍需要更多内存，那么它将像现在一样继续向堆分配。作为整个契约的一部分，枚举非常快，但直接索引list[int]是不允许的，因为这非常慢且毫无意义。其内部结构是数组的链表，这类似于微软ConcurrentQueue的结构方式，出于同样的原因，它也没有索引器。另一方面，ChainList假设同一时间只有一个线程在写入，但任意数量的线程在读取，这与我自定义的List<>方法一致。这规避了ConcurrentQueue的一些最严重的缺点，当然代价是ConcurrentQueue可以同时有多个写入者，而ChainList则不能。
• 游戏现在已完全转换为所有GameCommands使用ChainList，所有模组也已更新以使用它。每帧峰值GC调用已从900kb下降到416kb，老实说，节省的幅度比预期的要小，但这只是意味着某些东西仍然以某种方式在进行装箱。其他较小的帧每帧都下降了50-100kb，除了那些已经处于约50kb的最小分配帧之外。这在GC抖动方面节省巨大，应该会让游戏整体运行更流畅。不过，我还会继续深入调查。
• 增加了一个新的小型Python程序，用于重新编译所有模组，这在这里比我在《Heart of the Machine》中的版本更有用。它还会跳过任何明确被禁用为不可用的模组，这很不错。
• 修复了调试路径中的一些问题，该路径在网络/序列化代码中使用了闭包，触及了C#编译为IL的一个怪癖。基本上，当多个闭包引用同一个东西时，会导致它们被装箱。这导致了巨大的GC抖动——即使在日志关闭的情况下，甚至在单人游戏中，每网络帧至少200kb。这是一种巨大的浪费，现已重构为不使用闭包，以避免触发此Bug。
• 修复了另外55个左右与各种集合中的值类型相关的装箱点。这在我的移植清单中，但之前还没来得及做。
• 系统菜单的“关于”部分设置为拥有可展开的区域，这些区域在菜单中不再导致巨大的GC分配（之前仅那个窗口打开时，每秒3次，每次产生2.8MB的GC）。
• Escape菜单现在显示内存、帧率和模拟速度，全部合并在两行内，比以前清晰得多。该菜单中其余的扩展详细信息现在位于可展开的子部分中，正如在《Heart of the Machine》中那样。这防止了Escape菜单本身每秒3次冲击GC。有了这个，我可以轻松验证每秒增加的GC压力在1-5MB之间，而不是像以前版本那样超过50MB。
• 修复了一个问题，即在过去的某个时间点，工具提示被设置为具有不受限制的更新速度，且没有正确缓存其最后的值。这导致工具提示在视觉上没有区别，但导致它们使用了更多的CPU，并每帧产生约200-400kb的内存压力。现在这种情况不再发生了。
• 修复了右上角持续显示的消息显示的问题，它之前每帧都在重新计算文本大小，而不是在文本更改时计算，这导致它大量占用CPU和内存。

[h4] Armada [/h4]

• Tyderian Abomination现在为Armada提供更多资源
• 削弱Jrathek，使其不再能瘫痪Elderlings
• 增加了一些Tyderian舰船的质量；进一步削弱Jrathek
• 改进了Tyderian召唤黑客的描述，以标明涉及的资源
• Korlarh不再能被僵尸化，科学矿井的金属成本增加（固定200K）
• Armada矿井不再使用“挖掘次数越多资源越少”的概念；取而代之的是钻头分级：每挖掘X次，就需要使用更高级别的钻头；这会产生更多资源，但成本更高。旨在让金属成为更重要的约束条件，这样你就不能以最小的努力无休止地挖掘科学，并让事情变得更有趣。理想情况下，这会让玩家感到他们需要更多的金属，从而去占领生产建筑。

[h4] Dyson Empire [/h4]

• 让Reapers真正遵循其难度设置；之前它们的许多难度调整仅在“难度5”生效；更高的难度级别现在应该更有意义了。特别是，在高难度下挖掘行星会有更高的AIP成本。
• Spheres不再能彼此相邻建造
• Neinzul Moon无人机现在更容易损耗
• 非常感谢The Grand Mugwump提供的详细笔记和建议，也感谢Ktosiek提供的额外反馈。
• 对DZ Empire的Zenith和Templar炮塔进行了一些削弱。