JavaFX - 游戏循环画布高 CPU 使用率

Posted 2023-03-10

【中文标题】JavaFX - 游戏循环画布高 CPU 使用率

【英文标题】：JavaFX - Game loop canvas high CPU usage

【发布时间】：2020-02-09 22:30:16

【问题描述】：

我正在开发一个简单的 JavaFX 2D 游戏，但遇到了性能问题。

我正在将我的游戏渲染到每帧更新的画布中。 但是以 60 FPS 更新画布会大大增加我的 CPU 使用率，当然还有我的 GPU 使用率。

它不是来自大计算，因为我尝试在画布中进行非常基本的操作，如下所示，问题仍然存在。

根据我所做的研究，我使用TimeLine 来实现我的游戏循环。这似乎是以我想要的帧速率更新画布的最佳方式：

private void initGameLoop()

    final Duration oneFrameAmt = Duration.millis(1000/60);
    final KeyFrame oneFrame = new KeyFrame(oneFrameAmt, actionEvent ->
    
        gameView.getRenderer().render();
    );

    gameLoop = new Timeline();
    gameLoop.setCycleCount(Animation.INDEFINITE);
    gameLoop.getKeyFrames().add(oneFrame);

在此配置中，我以 60 FPS 运行我的游戏循环，并且更改在 FX 应用程序线程上运行。

我的渲染函数很简单：

public void render()

    gc.clearRect(0, 0, 50, 50);
    gc.setFill(Color.BLACK);
    gc.fillRect(0, 0, 50, 50);

gc 是我画布的 graphicsContext2D。

我的画布在我的应用程序的窗口大小上进行缩放，但我只是在每帧重绘一个 50x50 黑色矩形，在 60 FPS 时，我的 CPU 使用率在默认窗口大小上增加了 8-10%，但在全屏时，我的 CPU 使用率增加了 25% 到 30%，这太疯狂了。

正在运行硬件加速，除了我的 CPU 使用率，我的 GPU 使用率在 30% 左右。

当游戏中没有任何事情发生时，我不能停止渲染画布，因为我需要渲染我的动画。

基本上只重绘画布的局部区域并没有改变任何东西，因为我的基本测试（如上所示）只在画布的左上角重绘了一个 50x50 像素的矩形，它仍然使用 25%+ CPU。

我在网上找到的所有使用 JavaFX 制作的游戏循环或动画示例都使用相同的技术，但到目前为止我尝试过的每一个都具有很高的 CPU 使用率。

我的渲染非常流畅和流畅，但 CPU 使用率对于它所做的来说太高了。我似乎无法找到为什么做这么少会占用我的 CPU 和 GPU 这么多资源，也找不到如何提高我的游戏性能的解决方案。根据我的研究发现，画布似乎是在 JavaFX 中渲染游戏的最佳方式。

我的问题是：有没有办法使用画布来提高性能？我应该使用具有多个元素的场景图吗？或者有什么我还没有想到的解决方案？

感谢您的帮助！

【参考方案1】：

从概念上讲，JavaFX 渲染始终具有 CPU 和 GPU 部分。在 CPU 部分准备渲染几何图形，GPU 部分最终进行渲染。画布渲染是最慢的选项，因为当您想要更改某些内容时，API 会强制您始终在每一帧中创建新对象，这意味着您总是会遭受渲染的缓慢 CPU 部分的困扰。另一方面，如果您应用于场景的更改只是平移变换（可以通过适当的渲染提示扩展到旋转和缩放），场景图渲染可能会更快，因为这样您只会遭受一次缓慢的 CPU 部分，但不会在每一帧。如果您也必须经常更改几何图形，那么您会迷失这两种方法，唯一的选择是通过三角形网格进行 3D 渲染（这就是我所做的）。好消息是，在 JavaFX 中，3D 渲染可以很容易地与 2D 渲染相结合，以获得两全其美的效果。

【讨论】：

“画布渲染是最慢的选项，因为当你想改变某些东西时，API 会强制你总是在每一帧中创建新对象……”我不确定这是真的。动画帧不需要新对象。移动和转换不需要新的对象。并且可以预先创建许多对象，例如形状和图像。

您说的是场景图渲染而不是 Canvas 渲染。你不能在 Canvas 上制作动画。

你说得对，我把其中一些弄糊涂了。但仔细查看 GraphicsContext API，我发现大多数方法都需要字符串和枚举值。除此之外，还有图像、绘画、字体和变换，它们可能可以被程序缓存。