Unity 射线检测优化：使用 Job System 实现高性能射线批处理

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✨ 前言

在 Unity 中，射线检测（Raycast）是游戏开发中不可或缺的一环，被广泛用于：

玩家射击命中判断
AI 感知（视野/地形探测）
环境交互
鼠标点击选中
地形贴合

然而，

传统的 `Physics.Raycast()` 是一个同步阻塞的主线程操作

，当射线数量变多时（>几十条/帧），会严重影响性能，造成帧率抖动甚至卡顿。

🚫 问题：传统射线检测在高并发场景下的瓶颈

csharp for (int i = 0; i < 100; i++) { Physics.Raycast(...); // 每次调用都阻塞主线程 }

❗ 结果：

每条射线都在主线程逐条执行
每次 Physics.Raycast 都从 C# 跳到 C++（跨语言调用）
没有并行，无法利用多核
100~1000 条射线 → 主线程爆炸 → 严重掉帧

✅ 解决方案：使用 Unity 的 `RaycastCommand` + Job System 实现“射线批处理”

Unity 提供了一个专为此类场景设计的结构体：

csharp RaycastCommand

它允许我们将多个射线打包，

一次性发给 Unity Job System，并行在多线程中执行

。

🧠 原理概览

text

 多个请求者（脚本） ↓ RaycastBatchManager（收集请求） ↓ NativeArray<RaycastCommand>（批处理） ↓ Job System ScheduleBatch 并行调度 ↓ NativeArray<RaycastHit>（结果） ↓ 主线程派发回调

⚡ 性能对比（实测结果）

射线数量	`Physics.Raycast()` 主线程	`RaycastCommand` 并行 Job
10	约 0.2 ms	约 0.1 ms
100	约 2~5 ms（掉帧）	约 0.3~1 ms ✅
500	10+ ms（明显卡顿）	约 2~3 ms ✅✅

（注：数据视硬件和场景复杂度不同略有浮动）

🧱 我们构建的解决方案：`RaycastBatchManager`

为了解耦结构、集中管理，我们封装了一个

Raycast 批处理调度器

，具备：

✅
每帧收集射线请求
✅
使用 RaycastCommand.ScheduleBatch() 并行处理
✅
结果自动回调给请求者
✅
可配置每帧最大处理量（限流）
✅
可视化调试：Debug.DrawRay

🧩 使用方式

csharp

RaycastBatchManager.Instance.RequestRaycast( transform.position, transform.forward, 100f, LayerMask.GetMask("Enemy"), hit => { if (hit.collider != null) Debug.Log("Hit " + hit.collider.name); });

🛠 技术优势总结

优点	说明
✅ 主线程轻负载	所有检测在 Job 中完成，避免卡顿
✅ 支持成百上千射线并发	极高扩展性，适用于大规模 AI 感知、技能判定等
✅ 回调解耦	业务层无需关心处理流程，只管发出请求 + 收到命中
✅ LayerMask 过滤	支持每条射线独立设置过滤层级
✅ 限流/节流保护	每帧可设置最大射线数，防止爆量请求拖慢整帧
✅ Debug 可视化	每条射线可视化调试，便于开发定位问题

💡 场景适用建议

使用场景	是否推荐使用射线批处理
枪械射击系统（子弹多发）	✅✅✅
AI 感知系统（视野、地形）	✅✅✅
技能判定（扇形射线、范围碰撞）	✅✅
鼠标点击（单条）	❌（单发用 Physics.Raycast 就行）
ECS 项目（全用 Unity.Physics）	❌（使用 `CollisionWorld.CastRay`）

✅ 总结一句话

RaycastCommand + Job System 是 Unity 非 ECS 项目中进行大量射线检测的最优解。

若你仍然在主线程用 Physics.Raycast() 做大量检测，请立即切换，
性能收益巨大、架构更合理、使用难度极低
。

【核心代码】

using System; using System.Collections.Generic; using System.Diagnostics; using Unity.Collections; using Unity.Jobs; using UnityEngine; using Debug = UnityEngine.Debug; /// <summary> /// 射线批处理调度器：收集射线请求，批量执行，主线程回调 /// </summary> public class RaycastBatchManager : MonoBehaviour { public static RaycastBatchManager Instance { get; private set; } [Header("性能设置")] [Tooltip("每帧最多处理多少条射线（限流防卡顿）")] public int maxRaysPerFrame = 100; /// <summary> /// 射线请求结构 /// </summary> private struct RaycastRequest { public Vector3 origin; public Vector3 direction; public float distance; public int layerMask; public Action<RaycastHit> callback; } private readonly List<RaycastRequest> requestQueue = new(); private NativeArray<RaycastCommand> commands; private NativeArray<RaycastHit> results; void Awake() { if (Instance != null && Instance != this) { Destroy(this); return; } Instance = this; } /// <summary> /// 由外部调用：发起一条射线请求（延迟到本帧 LateUpdate 执行） /// </summary> public void RequestRaycast(Vector3 origin, Vector3 direction, float distance, int layerMask, Action<RaycastHit> callback) { requestQueue.Add(new RaycastRequest { origin = origin, direction = direction, distance = distance, layerMask = layerMask, callback = callback }); } void LateUpdate() { int totalRequests = requestQueue.Count; if (totalRequests == 0) return; int count = Mathf.Min(maxRaysPerFrame, totalRequests); Debug.Log("当前批处理射线数量" + count); //性能监测 Stopwatch stopwatch = Stopwatch.StartNew(); // 分配 NativeArray（临时 Job 用） commands = new NativeArray<RaycastCommand>(count, Allocator.TempJob); results = new NativeArray<RaycastHit>(count, Allocator.TempJob); for (int i = 0; i < count; i++) { var req = requestQueue[i]; commands[i] = new RaycastCommand(req.origin, req.direction, req.distance, req.layerMask); // 👇 可视化（调试用） //Debug.DrawRay(req.origin, req.direction * req.distance, Color.green, 0.1f);  } // 并行调度 JobHandle handle = RaycastCommand.ScheduleBatch(commands, results, 32); handle.Complete(); // 阻塞直到 Job 完成（确保结果可用） // 回调结果 for (int i = 0; i < count; i++) { requestQueue[i].callback?.Invoke(results[i]); } // 分帧处理，保留未处理的请求 requestQueue.RemoveRange(0, count); // 安全释放 NativeArray if (commands.IsCreated) commands.Dispose(); if (results.IsCreated) results.Dispose(); // 性能统计输出  stopwatch.Stop(); UnityEngine.Debug.Log($"[RaycastBatchManager] {count} 射线耗时: {stopwatch.ElapsedMilliseconds} ms"); } }

【测试用例】

 RaycastBatchManager.Instance.RequestRaycast( transform.position, transform.forward, 100f, LayerMask.GetMask("Default"), hit => { if (hit.collider != null) Debug.Log("命中: " + hit.collider.name); else Debug.Log("未命中"); });