1995 年，Java 编程语言横空出世，依托虚拟机（JVM）的 Java 打着“一次编写，到处运行”的跨平台旗号，迅速赢得了开发者的青睐，成为当今应用最广泛的十大编程语言之一。

Unity 同样做到了跨平台的特性，它允许开发者在完成游戏开发工作后将其打包发布到多达 27 个目标平台上（如上图所示）~~Unreal做得到吗~~。那么 Unity 是如何实现跨平台的操作呢？它也使用到了类似 JVM 的概念吗？这就要提到 Unity 的脚本后端处理（Scripting Backend）了。Unity 具有两个脚本后端：Mono 和 IL2CPP (Intermediate Language To C++)，它们各自使用不同的编译技术，也是今天本文探讨的主题。在正式开始之前先学习一下 .NET 是怎么被编译成目标平台的代码的：

编写 C# 代码
C# 编译器编译代码（在 Unity 中就是每次更改完代码之后漫长的进度条等待环节）后得到了中间语言（Intermediate Language Code，IL）。
IL 经过公共语言运行时（CLR）和即时编译器（JIT）的编译，得到目标平台的可执行程序集。

可见跨平台的关键就在中间语言到程序集的中间，也就是 CLR 所负责的部分。Mono 和 IL2CPP 是不是对这里下刀的呢？

Mono

Mono 是基于 .NET 框架的开源开发平台，是 CLR 的开源实现。Mono 允许开发人员构建具有提高开发人员生产率的跨平台应用程序，由以下几个部分组成：

C# 编译器：用于编译 C# 代码。
Mono 运行时：在一些地方也被称作 Mono VM（Mono 虚拟机），实现了 CLI，提供 JIT（即时编译器）、AOT（提前编译器）、GC、库加载程序、线程系统等。
.NET Framework 类库：一套与 Microsoft .NET Framework 兼容的类库，提供了构建应用程序所需的基础类，包括集合、输入/输出、网络、安全等。
Mono 类库：Mono 项目中超出 .NET Framework 类库的部分，提供了许多额外的功能。

什么是类库（Class Library）？

类库是面向对象编程中一组预先编写好的类的集合，这些类可以被开发者在编写程序时直接使用，是十分有用的工具。在 Unity 开发的过程中，我们经常能用到的 System.Collections、System.IO 等命名空间就源自 .NET Framework 类库。

由上图可见，在 Unity 中 Mono 的工作流程如下：

C#，Unity Spcript 和 Boo 通过各自的编译器转成中间语言（IL）
IL 在 Mono 虚拟机上被编译成目标平台代码
运行程序

Mono 虚拟机提供了两种编译方式：即时编译（JIT，在运行时按需编译代码）和提前编译（AOT）。在打包时，选择 JIT 或 AOT 会在第二步上产生一些差异：

JIT 模式下 IL 与 Mono 虚拟机会一起打入包中，IL 在应用程序中通过 Mono 虚拟机解释代码，将指令映射到虚拟内存中执行（ios 禁止了这一行为，因此必须使用 AOT）
AOT 模式会生成相应平台的机器码，不会将 Mono 虚拟机打入包中。

使用 Mono AOT 编译模式可以提高应用程序的启动速度和运行时性能，因为它将 IL 代码编译为本地机器码，减少了运行时的解释和优化过程。但这样 C# 就和编译型语言或者解释型语言没有区别了，失去了动态代码特性（例如反射、动态生成优化代码等）。

既然 Mono 是一个强大的跨平台工具，为什么 Unity 还要推出 IL2CPP 呢？主要有以下几个原因：

运行效率一般。
由于版权原因，Unity 无法使用最新版本的 Mono，这限制了开发者对 .NET 新特性的使用。
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。

为什么有了 CLR 还需要用 Mono？它们的功能不是一样的吗？

相信很多人在刚接触 Mono 的时候都会有这样的疑问。CLR 最初仅支持 Windows，没有办法做到把游戏发布到多平台上。Mono 在这样的历史前提下诞生了，它最初的设计目标就是实现跨平台。
相比于现代（.NET 5+）CLR，Mono 自身还是存在不足之处的，例如它的性能（CG、JIT 等方面）不如原生 CLR。随着 .NET Core 的崛起，Mono 逐渐被边缘化。

IL2CPP

IL2CPP (Intermediate Language To C++) 是一种由 Unity 开发的新脚本后端，可在为各种平台构建项目时替代 Mono。使用 IL2CPP 构建项目时，IL2CPP 会将 IL 转换为 C++，然后利用目标平台的 C++ 编译器生成本地可执行文件。由于 C++ 是一种编译型语言，需要在程序运行之前通过编译器将源代码转换为机器码或目标代码，因此 IL2CPP 使用提前编译（AOT），在运行之前编译整个应用程序，可以提高项目的性能、安全性和平台兼容性。相较于 Mono，IL2CPP 主要有以下优点：

性能提升
IL2CPP 将 IL 转换为 C++ 代码，然后使用平台特定的 C++ 编译器进行优化。同时 C++ 代码可以直接运行在本地环境中，减少了与虚拟机相关的开销。根据 Unity 官方的数据，使用 IL2CPP 后程序的运行效率可以提高 1.5 到 2 倍。
安全性
IL2CPP 生成的 C++ 代码更加难以被反编译，这意味着游戏代码更加安全，难以被破解或修改。
平台兼容性
IL2CPP 能够支持更多的平台，包括那些不支持 Mono VM 的平台（如 WebGL）。
版权问题
IL2CPP 是 Unity 自己开发的，不像 Mono 那样会受到版本授权的限制，开发者可以使用最新的 C# 特性。

由上图可见，IL2CPP 打包的主要流程如下：

C#，Unity Spcript 和 Boo 通过各自的编译器转成中间语言（IL）
IL2CPP 将 IL 转换为 C++，并保留类型信息、方法调用等关键信息
生成的 C++ 代码经过优化和整理后生产本地源码
由于 C++ 没有 GC 一类的功能，生成的本地源码还包含了一些 IL2CPP 运行时库（即上图中的 IL2CPP VM）的功能，将 .NET 的垃圾回收等功能嵌入到生成的 C++ 代码中，以便在运行时管理内存的分配和释放
- IL2CPP VM 在应用程序运行时起作用，它主要负责处理应用程序的运行时行为，包括内存管理、线程创建、类型转换、异常处理等服务性工作。由于不需要动态解析 IL，IL2CPP 的大小可以很小（降低最终包体）
- IL2CPP VM 是作为编译后的应用程序的一部分打包到最终的可执行文件中的，而不是作为独立的组件进行加载