【Unity游戏开发】Mono和IL2CPP的区别

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前言

用了好几年的unity，都是摸着石头过河，对于一些底层的知识，并没有了解，都停留在知其然，不知所以的状态，每每大家提到Mono堆内存啊，IL2cpp啊，都有点迷幻，今天决定自己分清楚这几个东西。

目录

• Unity是如何实现跨平台的？
• Mono介绍
• IL2CPP介绍
• Mono与IL2CPP的区别

一、Unity是如何实现跨平台的？

首先，什么是跨平台？

跨平台：一次编译，不需要任何代码修改，应用程序就可以运行在任意在平台上跑，即代码不依赖于操作系统，也不依赖硬件环境。

做游戏都知道，游戏肯定需要跨平台，不能只支持一种平台，不然每个对应的平台做出一种对应的编译器，那真的会累死。所以对于跨平台的需求，对于游戏开发而言，很重要。Unity的架构需求设计当然也需要这个特性。

至于Unity是如何实现跨平台的？这就得提到Unity脚本后处理(Scripting Backend)的两种方式Mono和IL2CPP。让我们来搞清楚这2个的区别。

二、Mono介绍

Mono是一个由 Xamarin公司所主持的自由开放源码项目。
Mono的目标是在尽可能多的平台上使.net标准的东西能正常运行的一套工具，核心在于“跨平台的让.net代码能运行起来“。
Mono组成组件：C# 编译器，CLI虚拟机，以及核心类别程序库。
Mono的编译器 负责生成符合公共语言规范的映射代码，即公共中间语言（Common Intermediate Language， CIL），我的理解就是工厂方法实现不同解析。
IL科普
IL的全称是 Intermediate Language，很多时候还会看到 CIL（特指在.Net平台下的IL标准）。翻译过来就是中间语言。
它是一种属于通用语言架构和.NET框架的低阶的人类可读的编程语言。
CIL类似一个面向对象的汇编语言，并且它是完全基于堆栈的，它运行在虚拟机上（.Net Framework, Mono VM）的语言。

2.1 工作流程：

1. 通过C#编译器mcs，将C#编译为IL（中间语言，byte code）
2. 通过Mono运行时中的编译器将IL编译成对应平台的原生码

2.2 知识点：

2.2.1. 编译器

C#编译器mcs：将C#编译为 IL
Mono Runtime编译器：将IL转移为 原生码。

2.2.2. 三种转译方式：

即时编译（Just in time,JIT）：程序运行过程中，将CIL的byte code转译为目标平台的原生码。
提前编译（Ahead of time,AOT）：程序运行之前，将.exe或.dll文件中的CIL的byte code部分转译为目标平台的原生码并且存储，程序运行中仍有部分CIL的byte code需要JIT编译。
完全静态编译（Full ahead of time,Full-AOT）：程序运行前，将所有源码编译成目标平台的原生码。

2.2.3 Unity跨平台的原理

Mono运行时编译器支持将IL代码转为对应平台原生码
IL可以在任何支持CLI,通用语言环境结构)中运行，IL的运行是依托于Mono运行时。

2.2.4 IOS不支持jit编译原因：

机器码被禁止映射到内存，即封存了内存的可执行权限，变相的封锁了jit编译方式. 详情见

2.2.5 JIT编译

将IL代码转为对应平台原生码并且将原生码映射到虚拟内存中执行。JIT编译的时候IL是在依托Mono运行时，转为对应的原生码后在依托本地运行。

2.3 优点：

1. 构建应用非常快
2. 由于Mono的JIT(Just In Time compilation ) 机制, 所以支持更多托管类库
3. 支持运行时代码执行
4. 必须将代码发布成托管程序集(.dll 文件 , 由mono或者.net 生成 )
5. Mono VM在各个平台移植异常麻烦，有几个平台就得移植几个VM（WebGL和UWP这两个平台只支持 IL2CPP）
6. Mono版本授权受限，C#很多新特性无法使用
7. iOS仍然支持Mono , 但是不再允许Mono(32位)应用提交到Apple Store

unity 2018 mono版本仍然是mono2.0、unity2020的版本更新到了mono 5.11。

三、IL2CPP【AOT编译】

IL2CPP分为两个独立的部分：
1. AOT（静态编译）编译器：把IL中间语言转换成CPP文件
2. 运行时库：例如 垃圾回收、线程/文件获取（独立于平台，与平台无关）、内部调用直接修改托管数据结构的原生代码的服务与抽象

3.1 AOT编译器

IL2CPP AOT编译器名为il2cpp.exe。
在Windows上，您可以在 Editor \ Data \ il2cpp目录中找到它。
在OSX上，它位于Unity安装的 Contents / Frameworks / il2cpp / build目录中
il2cpp.exe 是由C#编写的受托管的可执行程序，它接受我们在Unity中通过Mono编译器生成的托管程序集，并生成指定平台下的C++代码。

IL2CPP工具链：

3.2 运行时库

IL2CPP技术的另一部分是运行时库（libil2cpp），用于支持IL2CPP虚拟机的运行。
这个简单且可移植的运行时库是IL2CPP技术的主要优势之一！
通过查看我们随Unity一起提供的libil2cpp的头文件，您可以找到有关libil2cpp代码组织方式的一些线索
您可以在Windows的 Editor \ Data \ PlaybackEngines \ webglsupport \ BuildTools \ Libraries \ libil2cpp \ include目录中找到它们
或OSX上的 Contents / Frameworks / il2cpp / libil2cpp目录。

3.3 为啥要转成CPP呢？

1. 运行效率快

根据官方的实验数据，换成IL2CPP以后，程序的运行效率有了1.5-2.0倍的提升。

2. Mono VM在各个平台移植，维护非常耗时，有时甚至不可能完成

Mono的跨平台是通过Mono VM实现的，有几个平台，就要实现几个VM，像Unity这样支持多平台的引擎，Mono官方的VM肯定是不能满足需求的。所以针对不同的新平台，Unity的项目组就要把VM给移植一遍，同时解决VM里面发现的bug。这非常耗时耗力。这些能移植的平台还好说，还有比如WebGL这样基于浏览器的平台。要让WebGL支持Mono的VM几乎是不可能的。

3. 可以利用现成的在各个平台的C++编译器对代码执行编译期优化，这样可以进一步减小最终游戏的尺寸并提高游戏运行速度。

4. 由于动态语言的特性，他们多半无需程序员太多关心内存管理，所有的内存分配和回收都由一个叫做GC（Garbage Collector）的组件完成。

虽然通过IL2CPP以后代码变成了静态的C++，但是内存管理这块还是遵循C#的方式，这也是为什么最后还要有一个 IL2CPP VM的原因：它负责提供诸如GC管理，线程创建这类的服务性工作。

但是由于去除了IL加载和动态解析的工作，使得IL2CPP VM可以做的很小，并且使得游戏载入时间缩短。

3.4 编译区别

使用Mono的时候，脚本的编译运行如下图所示：

3大脚本被编译成IL，在游戏运行的时候，IL和项目里其他第三方兼容的DLL一起，放入Mono VM虚拟机，由虚拟机解析成机器码，并且执行IL2CPP做的改变由下图红色部分标明：

在得到中间语言IL后，使用IL2CPP将他们重新变回C++代码，然后再由各个平台的C++编译器直接编译成能执行的原生汇编代码。

3.5 优点

1. 相比Mono, 代码生成有很大的提高
2. 可以调试生成的C++代码
3. 可以启用引擎代码剥离(Engine code stripping)来减少代码的大小
4. 程序的运行效率比Mono高，运行速度快
5. 多平台移植非常方便
6. 相比Mono构建应用慢
7. 只支持AOT(Ahead of Time)编译

四、Mono与IL2CPP的区别

IL2CPP比较适合开发和发布项目 ，但是为了提高版本迭代速度，可以在开发期间切换到Mono模式（构建应用快）。

参考：

Unity之IL2CPP_折羽-CSDN博客

Mono运行时总结_LMLBY的专栏-CSDN博客

Unity 与Mono和.Net的关系

Mono运行时总结

小玉：Unity将来时：IL2CPP是什么？

Unity官方博客：IL2CPP内部介绍