JavaFX 如何处理帧率非常高的输入？

Question

我在 Ubuntu 20.04 上使用 OpenJavaFX。我想让用户按下退出键来切换菜单的显示。由于帧速率非常高，我正在努力实现这一目标。

简单的程序：

class 
AutoScalingCanvas extends Region {

  private final Canvas canvas;

  public AutoScalingCanvas(double canvasWidth, double canvasHeight) {
    this.canvas = new Canvas(canvasWidth, canvasHeight);
    getChildren().add(canvas);
  }

  public GraphicsContext getGraphicsContext2D() {
    return canvas.getGraphicsContext2D();
  }

  @Override
  protected void layoutChildren() {
    double x = getInsets().getLeft();
    double y = getInsets().getTop();
    double w = getWidth() - getInsets().getRight() - x;
    double h = getHeight() - getInsets().getBottom() - y;

    // preserve aspect ratio while also staying within the available space
    double sf = Math.min(w / canvas.getWidth(), h / canvas.getHeight());
    canvas.setScaleX(sf);
    canvas.setScaleY(sf);

    positionInArea(canvas, x, y, w, h, -1, HPos.CENTER, VPos.CENTER);
  }
}


public class 
Gui extends Application
{
  long target_ns_per_frame = 1_000_000_00 / 60;
  boolean in_menu;
  boolean esc_down;

  @Override
  public void
  start(Stage primary_stage) throws Exception
  {
    primary_stage.setTitle("GUI");

    AutoScalingCanvas canvas = new AutoScalingCanvas(1280, 720);
    Scene scene = new Scene(canvas);
    scene.setFill(Color.BLACK);
    primary_stage.setScene(scene);

    GraphicsContext gc = canvas.getGraphicsContext2D();

    scene.setOnKeyPressed(new EventHandler<KeyEvent>(){
      @Override
      public void handle(KeyEvent event)
      {
        esc_down = (event.getCode() == KeyCode.ESCAPE);
      }
    });

    scene.setOnKeyReleased(new EventHandler<KeyEvent>(){
      @Override
      public void handle(KeyEvent event)
      {
        if (event.getCode() == KeyCode.ESCAPE)
        {
          esc_down = false;
        }
      }
    });

    new AnimationTimer()
    {
      @Override
      public void
      handle(long total_elapsed_time_ns)
      {
        gc.setFill(Color.WHITE);
        gc.fillRect(0, 0, 1280, 720);

        if (esc_down)
        {
          in_menu = !in_menu;
        }

        if (in_menu)
        {
          gc.setFill(Color.BLUE);
          gc.fillRect(300, 300, 200, 200);
        }
        else
        {
          gc.setFill(Color.RED);
          gc.fillRect(100, 100, 100, 100);
        }

        long elapsed_time_ns = System.nanoTime() -
                               total_elapsed_time_ns;
        if (elapsed_time_ns < target_ns_per_frame)
        {
          long time_remaining_ms = (target_ns_per_frame - elapsed_time_ns)
                                    / 1000;
          try {
            Thread.sleep(time_remaining_ms);
          }
          catch (InterruptedException e)
          {

          }
        }
      }
    }.start();

    primary_stage.show();
  }
}

如果在没有Thread.sleep() 的情况下运行，帧速率约为 600fps。结果，按一次退出键将被视为向下数帧（由于我的人手指的速度限制），从而多次触发切换。这显然不是故意的。因此，我尝试将帧速率限制在 60fps。但是，随着睡眠，程序运行很慢（也许我睡错了线程？）

如何最好地跟踪输入以实现这种切换行为？

Answer 1

您似乎正在使用动画计时器对输入或输出状态以及按下/释放退出键的状态进行某种采样。你根本不需要这样做。

您试图将按键/释放事件转换为一种状态，这是有道理的，但您只需在事件处理程序中切换该状态。由于显示/隐藏操作是对事件的响应，因此您可以直接从事件中调用绘图例程。那么事件会切换状态并调用屏幕重绘：

public class Gui extends Application {
    boolean in_menu;
    GraphicsContext gc;

    @Override
    public void start(Stage primary_stage) throws Exception {
        primary_stage.setTitle("GUI");

        AutoScalingCanvas canvas = new AutoScalingCanvas(1280, 720);
        primary_stage.setScene(new Scene(canvas));
        gc = canvas.getGraphicsContext2D();
        showOrHideMenu();
        new Scene(canvas).setOnKeyPressed(event -> {
            if (event.getCode() == KeyCode.ESCAPE) {
                in_menu = !in_menu;
                showOrHideMenu();
            }
        });
        primary_stage.show();
    }

    private void showOrHideMenu() {
        gc.setFill(Color.WHITE);
        gc.fillRect(0, 0, 1280, 720);
        if (in_menu) {
            gc.setFill(Color.BLUE);
            gc.fillRect(300, 300, 200, 200);
        } else {
            gc.setFill(Color.RED);
            gc.fillRect(100, 100, 100, 100);
        }
    }
}

或者（这可能更“JavaFX”），您可以使 In/Out Menu 状态可观察，然后在状态上放置一个更改侦听器以进行重绘：

public class Gui extends Application {
    BooleanProperty in_menu = new SimpleBooleanProperty(false);
    GraphicsContext gc;

    @Override
    public void start(Stage primary_stage) throws Exception {
        primary_stage.setTitle("GUI");

        AutoScalingCanvas canvas = new AutoScalingCanvas(1280, 720);
        Scene scene = new Scene(canvas);
        primary_stage.setScene(scene);
        gc = canvas.getGraphicsContext2D();
        showOrHideMenu(false);
        scene.setOnKeyPressed(event -> {
            if (event.getCode() == KeyCode.ESCAPE) {
                in_menu.set(!in_menu.get());
            }
        });
        in_menu.addListener(((observable, oldValue, newValue) -> showOrHideMenu(newValue)));
        primary_stage.show();
    }

    private void showOrHideMenu(boolean inMenu) {
        gc.setFill(Color.WHITE);
        gc.fillRect(0, 0, 1280, 720);
        if (inMenu) {
            gc.setFill(Color.BLUE);
            gc.fillRect(300, 300, 200, 200);
        } else {
            gc.setFill(Color.RED);
            gc.fillRect(100, 100, 100, 100);
        }
    }
}

Answer 2

我没有尝试任何这些，所以我只能向您推荐一个大致的方向。

您可以在 handle 方法的末尾添加另一个布尔变量 esc_handled 设置为 true。然后，如果事件已被处理，则可以在方法中再添加一项检查，如果已处理，则跳过处理步骤。

以下代码实现了这一点：

1. 添加变量

   boolean in_menu;
   boolean esc_down;
   boolean esc_handled;
   

2. 检查esc_handled（在handle内）并将事件设置为已处理

   if (esc_down && !esc_handled)
   {
       in_menu = !in_menu;
       esc_handled = true;
   }
   

3. 在发布时 esc 设置 esc_handled 为 false

   scene.setOnKeyReleased(new EventHandler<KeyEvent>(){
         @Override
         public void handle(KeyEvent event)
         {
           if (event.getCode() == KeyCode.ESCAPE)
           {
             esc_down = false;
             esc_handled = false;
           }
         }
       });
   

Answer 3

首先，您不应该通过调用Thread.sleep() 来阻止FX 应用程序线程。这将阻止更新 UI 或处理事件，直到 sleep() 完成。

如果意图只是每次用户按下 ESCAPE 键来切换菜单，那么您的代码就太复杂了。只需在onReleased 处理程序中切换一个指示菜单是否应绘制的标志，然后检查AnimationTimer.handle() 中的标志：

public class Gui extends Application {
    
    boolean inMenu;

    @Override
    public void start(Stage primaryStage) throws Exception {
        primaryStage.setTitle("GUI");

        AutoScalingCanvas canvas = new AutoScalingCanvas(1280, 720);
        Scene scene = new Scene(canvas);
        scene.setFill(Color.BLACK);
        primaryStage.setScene(scene);

        GraphicsContext gc = canvas.getGraphicsContext2D();


        scene.setOnKeyReleased(event -> {
            if (event.getCode() == KeyCode.ESCAPE) {
                inMenu = ! inMenu;
            }
        });

        new AnimationTimer() {
            @Override
            public void handle(long now) {
                gc.setFill(Color.WHITE);
                gc.fillRect(0, 0, 1280, 720);

                if (inMenu) {
                    gc.setFill(Color.BLUE);
                    gc.fillRect(300, 300, 200, 200);
                } else {
                    gc.setFill(Color.RED);
                    gc.fillRect(100, 100, 100, 100);
                }

            }
        }.start();

        primaryStage.show();
    }
}

如果您只想在需要时优化重绘，只需引入另一个标志，指示需要重绘：

public class Gui extends Application {
    
    private boolean inMenu;
    private boolean repaintRequested = true ;

    @Override
    public void start(Stage primaryStage) throws Exception {
        primaryStage.setTitle("GUI");

        AutoScalingCanvas canvas = new AutoScalingCanvas(1280, 720);
        Scene scene = new Scene(canvas);
        scene.setFill(Color.BLACK);
        primaryStage.setScene(scene);

        GraphicsContext gc = canvas.getGraphicsContext2D();


        scene.setOnKeyReleased(event -> {
            if (event.getCode() == KeyCode.ESCAPE) {
                inMenu = ! inMenu;
                repaintRequested = true ;
            }
        });

        new AnimationTimer() {
            @Override
            public void handle(long now) {
                if (repaintRequested) {
                    gc.setFill(Color.WHITE);
                    gc.fillRect(0, 0, 1280, 720);
                    if (inMenu) {
                        gc.setFill(Color.BLUE);
                        gc.fillRect(300, 300, 200, 200);
                    } else {
                        gc.setFill(Color.RED);
                        gc.fillRect(100, 100, 100, 100);
                    } 
                    repaintRequested = false ;
                }

            }
        }.start();

        primaryStage.show();
    }
}