处理 2 - 线程会加速渲染许多对象吗？答案

【问题标题】：Processing 2 - Will threading speed up rendering many objects?处理 2 - 线程会加速渲染许多对象吗？
【发布时间】：2015-04-22 22:14:20
【问题描述】：

我正在这里处理草图：https://github.com/davidcool/processing/tree/master/polyhedrons/polyhedrons_4

在代码方面不是很优雅，但工作正常。它将旋转的复杂（意味着许多面）多面体渲染到屏幕上。每次单击它都会添加 5 个新的旋转多面体对象...一旦您有 20-25 个对象，它就会开始陷入困境，这意味着帧/秒下降并且看起来很跳跃。

我一直在阅读 Processing/Java 中的线程。所以我开始想也许我可以将对象总数拆分到每个处理核心。我特别看到了这个例子：http://www.camnewnham.com/threading-in-processing/

在我深入研究这个鹅追逐之前，有谁知道线程是否有助于提高动画速度？当我正常运行草图时，它总是只使用一个核心进行绘制循环吗？线程可以将对象动画渲染分散到“空闲”核心上吗？

谢谢！

【问题讨论】：

我认为您的意思是“空闲”。您似乎在同一个调用中进行了场景更新和渲染。一种选择是将更新和渲染拆分到它们自己的线程中。除此之外，您可以尝试在其中添加一些计时代码，以计时某些功能需要多长时间，并查看您的问题所在。
我添加了一些时间，似乎渲染多面体（112 个顶点和 60 个面）花费的时间最多。随着您不断添加更多 5 的倍数的多边形对象，它会快速击中处理器。你认为为多边形对象组创建多个线程会增加动画速度吗？当我现在运行它时，它是否默认只在一个核心上运行？
你有想过这个问题吗？

标签： java multithreading optimization processing

【解决方案1】：

draw() 函数总是由同一个线程调用。这个相同的线程也调用 mousePressed() 和类似的函数。在 Processing 中，这被称为动画线程——Java 也有类似的想法，称为 EDT。

因此，您不能简单地将绘图移至其他线程。这将导致渲染出现问题 - 例如，动画线程可能正在尝试绘制下一帧，而您的绘图线程仍在尝试绘制前一帧。这是行不通的。

您可以尝试通过让所有辅助线程绘制到 PGraphics 而不是直接调用 Processing 绘制方法来进行自己的多线程屏幕外缓冲。然后，您必须同步所有绘图线程，并且仅在所有这些线程完成后将 PGraphics 绘制到屏幕上（使用动画线程）。

这不是一项特别困难的工作，但它确实涉及对线程如何工作的相当不错的理解，这超出了大多数处理草图的范围。

另外请注意，JavaScript 没有多个线程，因此您对线程执行的任何操作都不会在 JavaScript 模式下工作。

这是一个示例草图，它仅使用动画线程每帧绘制 10000 个随机点。我得到了大约 7 FPS：

PGraphics sharedGraphics;

void setup(){
  size(500, 500);
  sharedGraphics = createGraphics(500, 500);
}

void draw(){

 sharedGraphics.beginDraw();
 sharedGraphics.background(0);
 for(int i = 0; i < 10000; i++){
   sharedGraphics.ellipse(random(500), random(500), 5, 5);
 }
 sharedGraphics.endDraw();

 image(sharedGraphics, 0, 0);
 println(frameRate);
}

以下是您可以如何使用多个线程来呈现到 PGraphics：

PGraphics sharedGraphics;

void setup() {
  size(500, 500);
  sharedGraphics = createGraphics(500, 500);
}

void draw() {

  ArrayList<Thread> threads = new ArrayList<Thread>();

  sharedGraphics.beginDraw();
  sharedGraphics.background(0);
  for (int i = 0; i < 100; i++) {
    Thread t = new DrawThread();
    threads.add(t);
    t.start();
  }

  for (Thread t : threads) {
    try {
      t.join();
    }
    catch(InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }

  sharedGraphics.endDraw();

  image(sharedGraphics, 0, 0);
  println(frameRate);
}

class DrawThread extends Thread {
  public void run() {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
      sharedGraphics.ellipse(random(500), random(500), 5, 5);
    }
  }
}

但是，它的性能甚至比单线程模型更差，而且我得到了奇怪的伪影（一些椭圆被填充，另一些没有），这表明 PGraphics 不是线程安全的。这可能取决于您使用的渲染器类型。然后你可以添加一些同步：

class DrawThread extends Thread {
  public void run() {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
      synchronized(sharedGraphics) {
        sharedGraphics.ellipse(random(500), random(500), 5, 5);
      }
    }
  }
}

这行得通，但它的性能更差，因为您仍然一次只能使用一个线程访问 PGraphics，并且每次调用 draw() 时都会做很多额外的工作。

您也许可以摆弄它以使其正常工作，但最终结果是它可能不值得。

“有些人在遇到问题时会想“我知道，我会使用多线程”。这不是问题。”

【讨论】：