【Unity入门】热更新框架之xLua

一、xLua概述

1.1xLua简介

xLua是由腾讯维护的一个开源项目，xLua为Unity、 .Net、 Mono等C#环境增加Lua脚本编程的能力，借助xLua，这些Lua代码可以方便的和C#相互调用。自2016年初推广以来，已经应用于十多款腾讯自研游戏，因其良好性能、易用性、扩展性而广受好评。现在，腾讯已经将xLua开源到GitHub。
git下载地址：https://github.com/Tencent/xLua
xLua教程地址：https://github.com/Tencent/xLua/blob/master/Assets/XLua/Doc/XLua%E6%95%99%E7%A8%8B.md

xLua在功能、性能、易用性都有不少突破，这几方面分别最具代表性的是：

可以运行时把C#实现（方法，操作符，属性，事件等等）替换成lua实现；
出色的GC优化，自定义struct，枚举在Lua和C#间传递无C# gc alloc；
编辑器下无需生成代码，开发更轻量；

除此之外，xLua另一特色功能就是代码热补丁。非常适合前期没有规划使用Lua进行逻辑开发，后期又需要在iOS这种平台获得代码热更新能力的项目。

1.2xLua安装

首先下载最新版xLua ,然后解压到你想解压到的位置；
xLua-master工程打开后，你将会看到一个Assets目录，点击到Assets目录会看到以下几个文件

将 xLua-master 工程中Assets目录下的文件复制到你的Unity工程的Assets目录下即可；
加载完后，菜单栏有 xlua 菜单表示，导入成功
在菜单栏中 xlua 菜单添加 Hotfix Inject In Editor 选项

菜单栏中 xlua 菜单会显示 Hotfix Inject In Editor 选项
如果希望安装到其它目录，可参看：https://github.com/Tencent/xLua/blob/master/Assets/XLua/Doc/faq.md
xLua API可参见链接：https://github.com/Tencent/xLua/blob/master/Assets/XLua/Doc/XLua_API.md

示例代码：

using UnityEngine;
//引入 Xlua 命名空间
using XLua;

public class HotFixScript : MonoBehaviour
{
    
    
    //lua 环境变量
    private LuaEnv luaEnv;

    private void Start()
    {
    
    
        //创建lua运行环境
        luaEnv = new LuaEnv();
        luaEnv.DoString("print('Hellow World 1')");
    }

    private void OnDestroy()
    {
    
    
        //释放lua环境
        luaEnv.Dispose();
    }
}

编写完脚本，挂载到游戏物体上，先按 Generate Code 选项生成代码，再按 Hotfix Inject In Editor 选项将补丁注入编辑器，运行结果：
在这里插入图片描述

二、Lua文件加载

2.1执行字符串

最基本是直接用LuaEnv.DoString执行一个字符串，当然，字符串得符合Lua语法

比如：luaenv.DoString(“print(‘hello world’)”)

完整代码见XLua\Tutorial\LoadLuaScript\ByString目录。

但这种方式并不建议，更建议下面介绍这种方法加载Lua文件。

2.2加载Lua文件

用lua的require函数即可，比如：DoString(“require ‘byfile’")

require实际上是调一个个的loader去加载，有一个成功就不再往下尝试，全失败则报文件找不到。

完整代码见XLua\Tutorial\LoadLuaScript\ByFile目录。

2.3自定义loader

在xLua加自定义loader是很简单的，只涉及到一个接口：

public delegate byte[] CustomLoader(ref string filepath);

public void LuaEnv.AddLoader(CustomLoader loader)；

通过AddLoader可以注册个回调，该回调参数是字符串，lua代码里头调用require时，参数将会透传给回调，回调中就可以根据这个参数去加载指定文件，如果需要支持调试，需要把filepath修改为真实路径传出。该回调返回值是一个byte数组，如果为空表示该loader找不到，否则则为lua文件的内容。

有了这个就简单了，用IIPS的IFS？没问题。写个loader调用IIPS的接口读文件内容即可。文件已经加密？没问题，自己写loader读取文件解密后返回即可。
示例代码：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using UnityEditor;
using UnityEngine;
using XLua;

public class LuaStudy : MonoBehaviour
{
    
    
    private LuaEnv luaEnv;

    private void Start()
    {
    
    
        //创建lua运行环境
        luaEnv = new LuaEnv();
        LuaLoaderFun();
        VisitLua_Table();
        VisitLua_Function();
    }

    private void OnDestroy()
    {
    
    
        //释放lua环境
        luaEnv.Dispose();
    }

    /// <summary>
    /// 加载及调用lua脚本
    /// </summary>
    void LuaLoaderFun()
    {
    
    
        //执行lua的输出语句
        luaEnv.DoString("print('Hellow World 1')");

        //在lua中调用C#方法
        luaEnv.DoString("CS.UnityEngine.Debug.Log('Hellow World 2')");

        //加载运行Resources文件中的lua脚本
        TextAsset ta = Resources.Load<TextAsset>("HellowWorld.lua");
        luaEnv.DoString(ta.text);
        //加载运行helloworld.lua.txt  默认从Resources文件中进行加载
        luaEnv.DoString("require 'HellowWorld'");
       
        // 添加自定义的Loader方法
        //添加了一个自定义的Loader返回null并且DoString里面添加的是一个不存在的lua文件。它会返回错误。
        //luaEnv.AddLoader(MyLoader_1);
        //luaEnv.DoString("require 'xxx'");

        // 添加自定义的Loader方法
        //添加了一个自定义的Loader返回lua语句的二进制并且DoString里面添加的是一个不存在的lua文件。它会执行自定义的Loader的输出。
        //luaEnv.AddLoader(MyLoader_2);
        //luaEnv.DoString("require 'xxx'");

        //通过自定义Loader加载指定目录的Lua脚本
        luaEnv.AddLoader(MyLoader_3);
        luaEnv.DoString("require 'Lua_StreamingAssets'");
    }

    /// <summary>
    /// 访问获取lua属性和表
    /// </summary>
    void VisitLua_Table() {
    
    

        //调用lua脚本才能访问属性
        luaEnv.DoString("require 'LuaTest'");

        //获取lua脚本中的全局变量
        int num = luaEnv.Global.Get<int>("num");//获取lua里面的全局变量num
        string name = luaEnv.Global.Get<string>("name");//获取lua里面的全局变量name
        Debug.Log("num:" + num + "  name:" + name);

        //访问lua中的table（映射到class）
        Person personTemp = luaEnv.Global.Get<Person>("person");
        Debug.Log(personTemp.name + "    " + personTemp.age);
        //这种方式的访问，修改age的值不会影响到lua里面的表的属性
        personTemp.name = "wang";
        personTemp.age = 50;
        //修改后试一下
        Person personTemp2 = luaEnv.Global.Get<Person>("person");
        Debug.Log(personTemp2.name + "    " + personTemp2.age);

        //访问lua中的table（映射到interface）
        //映射到interface修改p中的属性，lua中的原table也会发生变化
        IPerson personTemp3 = luaEnv.Global.Get<IPerson>("person");
        Debug.Log(personTemp2.name + "    " + personTemp2.age);

        //通过LuaTable访问table
        List<object> list = luaEnv.Global.Get<List<object>>("person");
        foreach (object o in list)
        {
    
    
            print(o);
        }

        //通过LuaTable类 比较慢
        LuaTable luaTable = luaEnv.Global.Get<LuaTable>("person");
        print(luaTable.Get<string>("name"));
        print(luaTable.Get<int>("age"));
    }

    /// <summary>
    /// 访问lua中的全局方法
    /// </summary>
    void VisitLua_Function()
    {
    
    
        //调用lua脚本才能访问属性
        luaEnv.DoString("require 'LuaTest'");

        //使用委托来获取Lua中的全局函数
        Add add = luaEnv.Global.Get<Add>("add");
        add(2, 4);

        //通过LuaFunction访问Lua中的全局函数
        LuaFunction luaFunction = luaEnv.Global.Get<LuaFunction>("add");
        luaFunction.Call(2, 4);
    }

    private byte[] MyLoader_1(ref string filePath)
    {
    
    
        print(filePath);
        return null;
    }

    private byte[] MyLoader_2(ref string filePath) {
    
    
        string s = "print(123)";
        return System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(s);
    }

    private byte[] MyLoader_3(ref string filePath) {
    
    
        string path = Application.streamingAssetsPath + "/" + filePath + ".lua.txt";
        return System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(File.ReadAllText(path));
    }

    class Person
    {
    
    
        public string name;
        public int age;
    }

	//打标签
    [CSharpCallLua]
    public interface IPerson
    {
    
    
        string name {
    
     get; set; }
        int age {
    
     get; set; }
    }
	//打标签
    [CSharpCallLua]
    delegate void Add(int a, int b);

}

完整示例见XLua\Tutorial\LoadLuaScript\Loader。

三、xLua文件配置

xLua所有的配置都支持三种方式：打标签；静态列表；动态列表。
配置有两必须两建议：

列表方式均必须是静态的字段/属性
列表方式均必须放置一个静态类
建议使用标签方式
建议列表方式配置放Editor目录（如果是Hotfix配置， - - 并且类位于Assembly-CSharp.dll之外的其他dll，必须放Editor目录）

3.1打标签

xLua用白名单来指明生成哪些代码，而白名单通过attribute来配置，比如你想从lua

调用c#的某个类，希望生成适配代码，你可以为这个类型打一个LuaCallCSharp标签：

[LuaCallCSharp]
publicclassA
{
    
    

}

该方式方便，但在il2cpp下会增加不少的代码量，不建议使用。

常用标签如下所示：

［XLua.LuaCallCSharp］：为一个C#类型加了这个配置，xLua会生成这个类型的适配代码（否则将会尝试用性能较低的反射方式来访问），提供给Lua调用。
［XLua.CSharpCallLua］：如果希望Lua文件中的逻辑能够被C#调用，可为Lua重的函数等打上该标签。
［XLua.Hotfix］：用于标记需要进行热更新的文件。

除此之外，xLua还提供了其他标签，具体可参见链接：https://github.com/Tencent/xLua/blob/master/Assets/XLua/Doc/configure.md

3.2静态列表

有时我们无法直接给一个类型打标签，比如系统api，没有源码的库，或者实例化的泛化类型，那么你可以在一个静态类里声明一个静态字段，该字段的类型除BlackList和AdditionalProperties之外只要实现了IEnumerable就可以了（这两个例外后面具体会说），然后为这字段加上标签：

[LuaCallCSharp]
public static List<Type> mymodule_lua_call_cs_list = new List<Type>()
{
    
    
    typeof(GameObject),
    typeof(Dictionary<string, int>),
};

该字段需要放置一个静态类里头，建议放置Editor目录。

3.3动态列表

声明一个静态属性，打上相应的标签即可。

[Hotfix]
public static List<Type> by_property
{
    
    
    get
    {
    
    
        return (from type in Assembly.Load("Assembly-CSharp").GetTypes()
                where type.Namespace == "XXXX"
                select type).ToList();
    }
}

Getter是代码，你可以实现很多效果，比如按名称空间配置，按程序集配置等等。

该属性需要放置一个静态类里头，建议放置Editor目录。

四、Lua与C#交互

4.1 C#访问Lua

4.1.1 获取一个全局基本数据类型

访问LuaEnv.Global就可以了，上面有个模版Get方法，可指定返回的类型。

luaenv.Global.Get<int>("a")
luaenv.Global.Get<string>("b")
luaenv.Global.Get<bool>("c")

4.1.2 访问一个全局的table

1、映射到普通class或struct

定义一个class，有对应于table的字段的public属性，而且有无参数构造函数即可，比如对于{f1 = 100, f2 = 100}可以定义一个包含public int f1;public int f2;的class。这种方式下xLua会帮你new一个实例，并把对应的字段赋值过去。table的属性可以多于或者少于class的属性。可以嵌套其它复杂类型。

要注意的是，这个过程是值拷贝，如果class比较复杂代价会比较大。而且修改class的字段值不会同步到table，反过来也不会。这个功能可以通过把类型加到GCOptimize生成降低开销。

2、映射到一个interface

这种方式依赖于生成代码（如果没生成代码会抛InvalidCastException异常），代码生成器会生成这个interface的实例，如果get一个属性，生成代码会get对应的table字段，如果set属性也会设置对应的字段。甚至可以通过interface的方法访问lua的函数。

3、更轻量级的by value方式：映射到Dictionary<>，List<>

不想定义class或者interface的话，可以考虑用这个，前提table下key和value的类型都是一致的。

4、另外一种by ref方式：映射到LuaTable类

这种方式好处是不需要生成代码，但也有一些问题，比如慢，比方式2要慢一个数量级，比如没有类型检查。

4.1.3 访问一个全局的function

1、映射到delegate

这种是建议的方式，性能好很多，而且类型安全。缺点是要生成代码（如果没生成代码会抛InvalidCastException异常）。

delegate要怎样声明呢？

对于function的每个参数就声明一个输入类型的参数。

多返回值要怎么处理？从左往右映射到c#的输出参数，输出参数包括返回值，out参数，ref参数。

参数、返回值类型支持哪些呢？都支持，各种复杂类型，out，ref修饰的，甚至可以返回另外一个delegate。

delegate的使用就更简单了，直接像个函数那样用就可以了。

2、映射到LuaFunction

这种方式的优缺点刚好和第一种相反。

使用也简单，LuaFunction上有个变参的Call函数，可以传任意类型，任意个数的参数，返回值是object的数组，对应于lua的多返回值。

4.2 Lua调用C#

4.2.1 new C#对象

在C#这样new一个对象：

var newGameObj = new UnityEngine.GameObject();

对应到Lua是这样：

local newGameObj = CS.UnityEngine.GameObject()

基本类似，除了：

lua里头没有new关键字；

所有C#相关的都放到CS下，包括构造函数，静态成员属性、方法；

如果有多个构造函数呢？放心，xlua支持重载，比如你要调用GameObject的带一个string参数的构造函数，这么写：

local newGameObj2 = CS.UnityEngine.GameObject('helloworld')

4.2.2 访问C#静态属性，方法

读静态属性

CS.UnityEngine.Time.deltaTime

写静态属性

CS.UnityEngine.Time.timeScale = 0.5

调用静态方法

CS.UnityEngine.GameObject.Find('helloworld')

小技巧：如果需要经常访问的类，可以先用局部变量引用后访问，除了减少敲代码的时间，还能提高性能：

local GameObject = CS.UnityEngine.GameObject
GameObject.Find('helloworld')

4.2.3 访问C#成员属性，方法

读成员属性

testobj.DMF

写成员属性

testobj.DMF = 1024

调用成员方法

注意：调用成员方法，第一个参数需要传该对象，建议用冒号语法糖，如下

testobj:DMFunc()

4.2.4 访问父类属性，方法

xlua支持（通过派生类）访问基类的静态属性，静态方法，（通过派生类实例）访问基

类的成员属性，成员方法。

4.2.5 参数的输入输出属性（out，ref）

Lua调用测的参数处理规则：C#的普通参数算一个输入形参，ref修饰的算一个输入形参

out修饰的不算，然后从左往右对应lua 调用测的实参列表；

Lua调用测的返回值处理规则：C#函数的返回值（如果有的话）算一个返回值，out算一个返回值，ref算一个返回值，然后从左往右对应lua的多返回值。

4.2.6 重载方法

直接通过不同的参数类型进行重载函数的访问，例如：

testobj:TestFunc(100)

testobj:TestFunc(‘hello’)

将分别访问整数参数的TestFunc和字符串参数的TestFunc。

注意：xlua只一定程度上支持重载函数的调用，因为lua的类型远远不如C#丰富，存在一

对多的情况，比如C#的int，float，double都对应于lua的number，上面的例子中

TestFunc如果有这些重载参数，第一行将无法区分开来，只能调用到其中一个（生成代码

中排前面的那个）。

4.2.7 操作符

支持的操作符有：+，-，*，/，==，一元 -，<，<=， %，[]

4.2.8 参数带默认值的方法

和C#调用有默认值参数的函数一样，如果所给的实参少于形参，则会用默认值补上。

4.2.9 可变参数方法

对于C#的如下方法：

void VariableParamsFunc(int a, params string[] strs)

可以在lua里头这样调用：

testobj:VariableParamsFunc(5, 'hello', 'john')

4.2.10 使用Extension methods

在C#里定义了，lua里就能直接使用。

4.2.11 泛化（模版）方法

不直接支持，可以通过Extension methods功能进行封装后调用。

4.2.12 枚举类型

枚举值就像枚举类型下的静态属性一样。

testobj:EnumTestFunc(CS.Tutorial.TestEnum.E1)

上面的EnumTestFunc函数参数是Tutorial.TestEnum类型的

另外，如果枚举类加入到生成代码的话，枚举类将支持__CastFrom方法，可以实现从一个整数或者字符串到枚举值的转换，例如：

CS.Tutorial.TestEnum.__CastFrom(1)

CS.Tutorial.TestEnum.__CastFrom(‘E1’)

4.2.13 delegate使用（调用，+，-）

C#的delegate调用：和调用普通lua函数一样

+操作符：对应C#的+操作符，把两个调用串成一个调用链，右操作数可以是同类型的

C#delegate或者是lua函数。

-操作符：和+相反，把一个delegate从调用链中移除。

Ps：delegate属性可以用一个luafunction来赋值。

4.2.14 event

比如testobj里头有个事件定义是这样：public event Action TestEvent;

增加事件回调

testobj:TestEvent(‘+’, lua_event_callback)

移除事件回调

testobj:TestEvent(‘-’, lua_event_callback)

4.2.15 C#复杂类型和table的自动转换

对于一个有无参构造函数的C#复杂类型，在lua侧可以直接用一个table来代替，该table对应复杂类型的public字段有相应字段即可，支持函数参数传递，属性赋值等，例如：

C#下B结构体（class也支持）定义如下：

public struct A{ public int a;}

public struct B{ public A b; public double c;}

某个类有成员函数如下：void Foo(B b)

在lua可以这么调用：

obj:Foo({b = {a = 100}, c = 200})

获取类型（相当于C#的typeof）

比如要获取UnityEngine.ParticleSystem类的Type信息，可以这样

typeof(CS.UnityEngine.ParticleSystem)。

4.2.16 “强”转

lua没类型，所以不会有强类型语言的“强转”，但有个有点像的东西：告诉xlua要用指定的生成代码去调用一个对象，这在什么情况下能用到呢？有的时候第三方库对外暴露的是一个interface或者抽象类，实现类是隐藏的，这样我们无法对实现类进行代码生成。该实现类将会被xlua识别为未生成代码而用反射来访问，如果这个调用是很频繁的话还是很影响性能的，这时我们就可以把这个interface或者抽象类加到生成代码，然后指定用该生成代码来访问：

cast(calc, typeof(CS.Tutorial.Calc))

上面就是指定用CS.Tutorial.Calc的生成代码来访问calc对象。

4.2.17 C#与Lua交互原理

1、C#调用Lua：C#先调用Lua的dll文件（C语言写的库），dll文件执行Lua代码

2、Lua调用C#：

1、Wrap方式：非反射机制，需要为源文件生成相应的wrap文件，当启动

Lua虚拟机时，Wrap文件将会被自动注册到Lua虚拟机中，之后，Lua文件

将能够识别和调用C#源文件。

总结：Lua调用Wrap文件， Wrap文件调用C#源文件

2、反射机制

五、xLua热更新

5.1 使用方式

添加HOTFIX_ENABLE宏打开该特性（在Unity3D的File->Build Setting->Scripting Define Symbols下添加）。编辑器、各手机平台这个宏要分别设置！如果是自动化打包，要注意在代码里头用API设置的宏是不生效的，需要在编辑器设置。（建议平时开发业务代码不打开HOTFIX_ENABLE，只在build手机版本或者要在编译器下开发补丁时打开HOTFIX_ENABLE）
执行XLua/Generate Code菜单。
注入，构建手机包这个步骤会在构建时自动进行，编辑器下开发补丁需要手动执行"XLua/Hotfix Inject In Editor"菜单。注入成功会打印“hotfix inject finish!”或者“had injected!”。

5.2 约束

不支持静态构造函数，目前只支持Assets下代码的热补丁，不支持引擎，c#系统库的热补丁。

5.3 API

xlua.hotfix(class, [method_name], fix)
描述：注入lua补丁

class ： C#类，两种表示方法，CS.Namespace.TypeName或者字符串方式"Namespace.TypeName"，字符串格式和C#的Type.GetType要求一致，如果是内嵌类型（Nested Type）是非Public类型的话，只能用字符串方式表示"Namespace.TypeName+NestedTypeName"；
method_name ：方法名，可选；
fix ：如果传了method_name，fix将会是一个function，否则通过table提供一组函数。table的组织按key是method_name，value是function的方式。

base(csobj)
描述：子类override函数通过base调用父类实现。
csobj ：对象
返回值：新对象，可以通过该对象base上的方法

util.hotfix_ex(class, method_name, fix)
描述： xlua.hotfix的增强版本，可以在fix函数里头执行原来的函数，缺点是fix的执行会略慢。

method_name ：方法名；
fix ：用来替换C#方法的lua function。

5.4 Hotfix Flag

Hotfix标签可以设置一些标志位对生成代码及插桩定制化。

Stateless、Stateful
遗留设置，Stateful方式在新版本已经删除，因为这种方式可以用xlua.util.hotfix_state接口达到类似的效果。

ValueTypeBoxing
值类型的适配delegate会收敛到object，好处是代码量更少，不好的是值类型会产生boxing及gc，适用于对text段敏感的业务。

IgnoreProperty
不对属性注入及生成适配代码，一般而言，大多数属性的实现都很简单，出错几率比较小，建议不注入。

IgnoreNotPublic
不对非public的方法注入及生成适配代码。除了像MonoBehaviour那种会被反射调用的私有方法必须得注入，其它仅被本类调用的非public方法可以不注入，只不过修复时会工作量稍大，所有引用到这个函数的public方法都要重写。

Inline
不生成适配delegate，直接在函数体注入处理代码。

IntKey
不生成静态字段，而是把所有注入点放到一个数组集中管理。

5.5 使用建议

对所有较大可能变动的类型加上Hotfix标识；
建议用反射找出所有函数参数、字段、属性、事件涉及的delegate类型，标注CSharpCallLua；
业务代码、引擎API、系统API，需要在Lua补丁里头高性能访问的类型，加上
LuaCallCSharp

引擎API、系统API可能被代码剪裁调（C#无引用的地方都会被剪裁），如果觉得可能会
新增C#代码之外的API调用，这些API所在的类型要么加LuaCallCSharp，要么ReflectionUse；

六、热更新大致流程

游戏一开始启动时，检查远程服务器上是否有新的myHotfix.lua文件（例如：md5比对，自己加解密），有的话，下载下来，放在指定目录，没有的话，读取本地已有的myHotfix.lua文件，若文件不存在，则说明不需要热修复，一般这种情况是在项目刚发布的早期，没有进行打补丁；
项目发布版本前，需要在CustomGenConfig.cs中加入需要添加[Hotfix]标签的类型，想要更灵活使用的话，可以自己写个配置表，读取配置中的类型，自动添加，***只有加入[Hotfix]标签的类型，才可以调用xlua.hotfix()。