【游戏开发】Mono和IL2CPP的区别

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。

跨平台：一旦编译，应用程序就可以在任何平台上运行，而无需任何代码修改，即代码不依赖于操作系统或硬件环境。

我们都知道游戏必须是跨平台的。我们不能只支持一个平台。否则，如果每个对应的平台都做了相应的编译器，那就真的很累人了。所以对于跨平台的需求，对于游戏开发来说，是非常重要的。当然，统一的架构需求设计也需要这个特性。

（u3dnotes注：现只支持C#）

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

一、Mono

Wiki： Mono是一个由Xamarin公司（先前是Novell，最早为Ximian）所主持的自由开放源码项目。该项目的目标是创建一系列符合ECMA标准的.NET工具，包括C#编译器和通用语言架构。与微软的.NET Framework不同，Mono项目不仅可以运行于Windows系统上，还可以运行于Linux、Unix、OS X，甚至一些游戏平台。 
Mono组成组件：C# 编译器，CLI虚拟机，以及核心类别程序库。

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

IL科普 
IL的全称是 Intermediate Language，很多时候还会看到CIL（Common Intermediate Language，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（lowest-level）的人类可读的编程语言。目标为.NET框架的语言被编译成CIL，然后汇编成字节码。 
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。 
具体过程是：C#或者VB这样遵循CLI规范的高级语言，被先被各自的编译器编译成中间语言：IL（CIL），等到需要真正执行的时候，这些IL会被加载到运行时库，也就是VM中，由VM动态的编译成汇编代码（JIT）然后在执行。

知识点：

1.1. 编译器

C#编译器mcs：将C#编译为 IL 
Mono运行时中的编译器：将IL转移为 原生码。

1.2. 三种转译方式：

（1） 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。 
（2）  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。 
（3） 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。

1.3 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(Common Language Insfrastructure,通用语言环境结构)中运行，IL的运行是依托于Mono运行时。

1.4 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，详情参考：cnblogs.com/murongxiaop

1.5 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。

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。

二、IL2CPP【AOT编译】

1. 通过AOT编译器把IL中间语言转换成CPP文件。 
2. 运行时库提供服务和抽象，例如垃圾收集器，与平台和线程和文件的独立访问以及内部调用的实现（直接修改托管数据结构的本机代码）。

2.1 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实用程序是一个托管可执行文件，完全用C＃编写。

IL2CPP工具链：

2.2 运行时库

IL2CPP技术的另一部分是运行时库，用于支持虚拟机。 
我们将运行时库称为libil2cpp，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）。

2.3 为啥要转成CPP呢？

1.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。

2.4 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。

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

三、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）。

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