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如何將HTML5性能發揮到極致

第1節:代碼執行基本原理

LayaAir

引擎支持AS3、TypeScript、JavaScript三種語言開發,然而無論是采用哪種開發語言,最終執行的都是JavaScript代碼。所有

看到的畫面都是通過引擎繪制出來的,更新頻率取決於開發者指定的FPS,例如指定幀頻率為60FPS,則運行時每個幀的執行時間為六十分之壹秒,所以幀速

越高,視覺上感覺越流暢,60幀是滿幀。

由於實際運行環境是在瀏覽器中,因此性能還取決於JavaScript解釋器的效率,指定的FPS幀速在低性能解釋器中可能不會達到,所以這部分不是開發者能夠決定的,開發者能作的是盡可能通過優化,在低端設備或低性能瀏覽器中,提升FPS幀速。

LayaAir引擎在每幀都會重繪,在性能優化時,除了關註每幀執行邏輯代碼帶來的CPU消耗,還需要註意每幀調用繪圖指令的數量以及GPU的紋理提交次數。

第2節:基準測試

LayaAir引擎內置的性能統計工具可用於基準測試,實時檢測當前性能。開發者可以使用laya.utils.Stat類,通過Stat.show() 顯示統計面板。具體編寫代碼如下例所示:

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Stat.show(0,0); //AS3的面板調用寫法

Laya.Stat.show(0,0); //TS與JS的面板調用寫法

Canvas渲染的統計信息:

WebGL渲染的統計信息:

統計參數的意義:

FPS:

每秒呈現的幀數(數字越高越好)。

使用canvas渲染時,描述字段顯示為FPS(Canvas),使用WebGL渲染時,描述字段顯示為FPS(WebGL)。

Sprite:

渲染節點數量(數字越低越好)。

Sprite統計所有渲染節點(包括容器),這個數字的大小會影響引擎節點遍歷,數據組織和渲染的次數。

DrawCall:

DrawCall在canvas和WebGL渲染下代表不同的意義(越少越好)。

Canvas下表示每幀的繪制次數,包括圖片、文字、矢量圖。盡量限制在100之下。

WebGL

下表示渲染提交批次,每次準備數據並通知GPU渲染繪制的過程稱為1次DrawCall,在每1次DrawCall中除了在通知GPU的渲染上比較耗時之

外,切換材質與shader也是非常耗時的操作。 DrawCall的次數是決定性能的重要指標,盡量限制在100之下。

Canvas:

三個數值 —— 每幀重繪的畫布數量 / 緩存類型為“normal”類型的畫布數量 / 緩存類型為“bitmap”類型的畫布數量”。

CurMem:僅限WebGL渲染,表示內存與顯存占用(越低越好)。

Shader:僅限WebGL渲染,表示每幀Shader提交次數。

無論是Canvas模式還是WebGL模式,我們都需要重點關註DrawCall,Sprite,Canvas這三個參數,然後針對性地進行優化。(參見“圖形渲染性能”)

第3節:內存優化

對象池

對象池,涉及到不斷重復使用對象。在初始化應用程序期間創建壹定數量的對象並將其存儲在壹個池中。對壹個對象完成操作後,將該對象放回到池中,在需要新對象時可以對其進行檢索。

由於實例化對象成本很高,使用對象池重用對象可減少實例化對象的需求。還可以減少垃圾回收器運行的機會,從而提高程序的運行速度。

以下代碼演示使用

Laya.utils.Pool:

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ar SPRITE_SIGN = 'spriteSign';

var sprites = [];

function initialize()

{

for (var i = 0; i < 1000; i++)

{

var sp = Pool.getItemByClass(SPRITE_SIGN, Sprite)

sprites.push(sp);

Laya.stage.addChild(sp);

}

}

initialize();

在initialize中創建大小為1000的對象池。

以下代碼在當單擊鼠標時,將刪除顯示列表中的所有顯示對象,並在以後的其他任務中重復使用這些對象:

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Laya.stage.on("click", this, function()

{

var sp;

for(var i = 0, len = sprites.length; i < len; i++)

{

sp = sprites.pop();

Pool.recover(SPRITE_SIGN, sp);

Laya.stage.removeChild(sp);

}

});

調用Pool.recover後,指定的對象會被回收至池內。

使用Handler.create

在開發過程中,會經常使用Handler來完成異步回調。Handler.create使用了內置對象池管理,因此在使用Handler對象時應使用Handler.create來創建回調處理器。以下代碼使用Handler.create創建加載的回調處理器:

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Laya.loader.load(urls, Handler.create(this, onAssetLoaded));

在上面的代碼中,回調被執行後Handler將會被對象池收回。此時,考慮如下代碼會發生什麽事:

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Laya.loader.load(urls, Handler.create(this, onAssetLoaded), Handler.create(this, onLoading));

在上面的代碼中,使用Handler.create返回的處理器處理progress事件。此時的回調執行壹次之後就被對象池回收,於是progress事件只觸發了壹次,此時需要將四個名為once的參數設置為false:

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Laya.loader.load(urls, Handler.create(this, onAssetLoaded), Handler.create(this, onLoading, null, false));

釋放內存

JavaScript運行時無法啟動垃圾回收器。要確保壹個對象能夠被回收,請刪除對該對象的所有引用。Sprite提供的destory會幫助設置內部引用為null。

例如,以下代碼確保對象能夠被作為垃圾回收:

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var sp = new Sprite();

sp.destroy();

當對象設置為null,不會立即將其從內存中刪除。只有系統認為內存足夠低時,垃圾回收器才會運行。內存分配(而不是對象刪除)會觸發垃圾回收。

圾回收期間可能占用大量CPU並影響性能。通過重用對象,嘗試限制使用垃圾回收。此外,盡可能將引用設置為null,以便垃圾回收器用較少時間來查找對

象。有時(比如兩個對象相互引用),無法同時設置兩個引用為null,垃圾回收器將掃描無法被訪問到的對象,並將其清除,這會比引用計數更消耗性能。

資源卸載

遊戲運行時總會加載許多資源,這些資源在使用完成後應及時卸載,否則壹直殘留在內存中。

下例演示加載資源後對比資源卸載前和卸載後的資源狀態:

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var assets = [];

assets.push("res/apes/monkey0.png");

assets.push("res/apes/monkey1.png");

assets.push("res/apes/monkey2.png");

assets.push("res/apes/monkey3.png");

Laya.loader.load(assets, Handler.create(this, onAssetsLoaded));

function onAssetsLoaded()

{

for(var i = 0, len = assets.length; i < len; ++i)

{

var asset = assets[i];

console.log(Laya.loader.getRes(asset));

Laya.loader.clearRes(asset);

console.log(Laya.loader.getRes(asset));

}

}

關於濾鏡、遮罩

嘗試盡量減少使用濾鏡效果。將濾鏡(BlurFilter和GlowFilter)應用於顯示對象時,運行時將在內存中創建兩張位圖。其中每個位圖的大小與顯示對象相同。將第壹個位圖創建為顯示對象的柵格化版本,然後用於生成應用濾鏡的另壹個位圖:

應用濾鏡時內存中的兩個位圖

當修改濾鏡的某個屬性或者顯示對象時,內存中的兩個位圖都將更新以創建生成的位圖,這兩個位圖可能會占用大量內存。此外,此過程涉及CPU計算,動態更新時將會降低性能(參見“圖形渲染性能 – 關於cacheAs)。

ColorFiter在Canvas渲染下需要計算每個像素點,而在WebGL下的GPU消耗可以忽略不計。

最佳的做法是,盡可能使用圖像創作工具創建的位圖來模擬濾鏡。避免在運行時中創建動態位圖,可以幫助減少CPU或GPU負載。特別是壹張應用了濾鏡並且不會在修改的圖像。

第4節:圖形渲染性能

優化Sprite

1.盡量減少不必要的層次嵌套,減少Sprite數量。

2.非可見區域的對象盡量從顯示列表移除或者設置visible=false。

3.對於容器內有大量靜態內容或者不經常變化的內容(比如按鈕),可以對整個容器設置cacheAs屬性,能大量減少Sprite的數量,顯著提高性能。如果有動態內容,最好和靜態內容分開,以便只緩存靜態內容。

4.Panel內,會針對panel區域外的直接子對象(子對象的子對象判斷不了)進行不渲染處理,超出panel區域的子對象是不產生消耗的。

優化DrawCall

1.對復雜靜態內容設置cacheAs,能大量減少DrawCall,使用好cacheAs是遊戲優化的關鍵。

2.盡量保證同圖集的圖片渲染順序是挨著的,如果不同圖集交叉渲染,會增加DrawCall數量。

3.盡量保證同壹個面板中的所有資源用壹個圖集,這樣能減少提交批次。

優化Canvas

在對Canvas優化時,我們需要註意,在以下場合不要使用cacheAs:

1.對象非常簡單,比如壹個字或者壹個圖片,設置cacheAs=bitmap不但不提高性能,反而會損失性能。

2.容器內有經常變化的內容,比如容器內有壹個動畫或者倒計時,如果再對這個容器設置cacheAs=bitmap,會損失性能。

可以通過查看Canvas統計信息的第壹個值,判斷是否壹直在刷新Canvas緩存。

關於cacheAs

置cacheAs可將顯示對象緩存為靜態圖像,當cacheAs時,子對象發生變化,會自動重新緩存,同時也可以手動調用reCache方法更新緩存。

建議把不經常變化的復雜內容,緩存為靜態圖像,能極大提高渲染性能,cacheAs有”none”,”normal”和”bitmap”三個值可選。

默認為”none”,不做任何緩存。

2.當值為”normal”時,canvas下進行畫布緩存,webgl模式下進行命令緩存。

3.

當值為”bitmap”時,canvas下進行依然是畫布緩存,webGL模式下使用renderTarget緩存。這裏需要註意的是,webGL下

renderTarget緩存模式有2048大小限制,超出2048會額外增加內存開銷。另外,不斷重繪時開銷也比較大,但是會減少drawcall,渲

染性能最高。 webGL下命令緩存模式只會減少節點遍歷及命令組織,不會減少drawcall,性能中等。

設置cacheAs後,還可以設置staticCache=true以阻止自動更新緩存,同時可以手動調用reCache方法更新緩存。

cacheAs主要通過兩方面提升性能。壹是減少節點遍歷和頂點計算;二是減少drawCall。善用cacheAs將是引擎優化性能的利器。

下例繪制10000個文本:

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Laya.init(550, 400, Laya.WebGL);

Laya.Stat.show();

var textBox = new Laya.Sprite();

var text;

for (var i = 0; i < 10000; i++)

{

text = new Laya.Text();

text.text = (Math.random() * 100).toFixed(0);

text.color = "#CCCCCC";

text.x = Math.random() * 550;

text.y = Math.random() * 400;

textBox.addChild(text);

}

Laya.stage.addChild(textBox);

下面是筆者電腦上的運行時截圖,FPS穩定於52上下。

當我們對文字所在的容器設置為cacheAs之後,如下面的例子所示,性能獲得較大的提升,FPS達到到了60幀。

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// …省略其他代碼… var textBox = new Laya.Sprite();

textBox.cacheAs = "bitmap"; // …省略其他代碼…

文字描邊

在運行時,設置了描邊的文本比沒有描邊的文本多調用壹次繪圖指令。此時,文本對CPU的使用量和文本的數量成正比。因此,盡量使用替代方案來完成同樣的需求。

對於幾乎不變動的文本內容,可以使用cacheAs降低性能消耗,參見“圖形渲染性能 - 關於cacheAs”。

對於內容經常變動,但是使用的字符數量較少的文本域,可以選擇使用位圖字體。

跳過文本排版,直接渲染

大多數情況下,很多文本都不需要復雜的排版,僅僅簡單地顯示壹行字。為了迎合這壹需求,Text提供的名為changeText的方法可以直接跳過排版。

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var text = new Text();

text.text = "text";

Laya.stage.addChild(text);

//後面只是更新文字內容,使用changeText能提高性能

text.changeText("text changed.");

Text.changeText會直接修改繪圖指令中該文本繪制的最後壹條指令,這種前面的繪圖指令依舊存在的行為會導致changeText只使用於以下情況:

文本始終只有壹行。

文本的樣式始終不變(顏色、粗細、斜體、對齊等等)。

即使如此,實際編程中依舊會經常使用到這樣的需要。

第5節:減少CPU使用量

減少動態屬性查找

JavaScript中任何對象都是動態的,妳可以任意地添加屬性。然而,在大量的屬性裏查找某屬性可能很耗時。如果需要頻繁使用某個屬性值,可以使用局部變量來保存它:

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function foo()

{

var prop = target.prop;

// 使用prop

process1(prop);

process2(prop);

process3(prop);

}

計時器

LayaAir提供兩種計時器循環來執行代碼塊。

Laya.timer.frameLoop執行頻率依賴於幀頻率,可通過Stat.FPS查看當前幀頻。

Laya.timer.loop執行頻率依賴於參數指定時間。

當壹個對象的生命周期結束時,記得清除其內部的Timer:

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Laya.timer.frameLoop(1, this, animateFrameRateBased);

Laya.stage.on("click", this, dispose);

function dispose()

{

Laya.timer.clear(this, animateFrameRateBased);

}

獲取顯示對象邊界的做法

在相對布局中,很經常需要正確地獲取顯示對象的邊界。獲取顯示對象的邊界也有多種做法,而其間差異很有必要知道。

1.使用getBounds/ getGraphicBounds。、

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var sp = new Sprite();

sp.graphics.drawRect(0, 0, 100, 100, "#FF0000");

var bounds = sp.getGraphicBounds();

Laya.stage.addChild(sp);

getBounds可以滿足多數多數需求,但由於其需要計算邊界,不適合頻繁調用。

2.設置容器的autoSize為true。

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var sp = new Sprite();

sp.autoSize = true;

sp.graphics.drawRect(0, 0, 100, 100, "#FF0000");

Laya.stage.addChild(sp);

上述代碼可以在運行時正確獲取寬高。autoSize在獲取寬高並且顯示列表的狀態發生改變時會重新計算(autoSize通過getBoudns計算寬高)。所以對擁有大量子對象的容器應用autoSize是不可取的。如果設置了size,autoSize將不起效。

使用loadImage後獲取寬高:

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var sp = new Sprite();

sp.loadImage("res/apes/monkey2.png", 0, 0, 0, 0, Handler.create(this, function()

{

console.log(sp.width, sp.height);

}));

Laya.stage.addChild(sp);

loadImage在加載完成的回調函數觸發之後才可以正確獲取寬高。

3.直接調用size設置:

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Laya.loader.load("res/apes/monkey2.png", Handler.create(this, function()

{

var texture = Laya.loader.getRes("res/apes/monkey2.png");

var sp = new Sprite();

sp.graphics.drawTexture(texture, 0, 0);

sp.size(texture.width, texture.height);

Laya.stage.addChild(sp);

}));

使用Graphics.drawTexture並不會自動設置容器的寬高,但是可以使用Texture的寬高賦予容器。毋庸置疑,這是最高效的方式。

註:getGraphicsBounds用於獲取矢量繪圖寬高。

根據活動狀態改變幀頻

幀頻有三種模式,Stage.FRAME_SLOW維持FPS在30;Stage.FRAME_FAST維持FPS在60;Stage.FRAME_MOUSE則選擇性維持FPS在30或60幀。

有時並不需要讓遊戲以60FPS的速率執行,因為30FPS已經能夠滿足多數情況下人類視覺的響應,但是鼠標交互時,30FPS可能會造成畫面的不連貫,於是Stage.FRAME_MOUSE應運而生。

下例展示以Stage.FRAME_SLOW的幀率,在畫布上移動鼠標,使圓球跟隨鼠標移動:

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Laya.init(Browser.width, Browser.height);

Stat.show();

Laya.stage.frameRate = Stage.FRAME_SLOW;

var sp = new Sprite();

sp.graphics.drawCircle(0, 0, 20, "#990000");

Laya.stage.addChild(sp);

Laya.stage.on(Event.MOUSE_MOVE, this, function()

{

sp.pos(Laya.stage.mouseX, Laya.stage.mouseY);

});

此時FPS顯示30,並且在鼠標移動時,可以感覺到圓球位置的更新不連貫。設置Stage.frameRate為Stage.FRAME_MOUSE:

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Laya.stage.frameRate = Stage.FRAME_MOUSE;

此時在鼠標移動後FPS會顯示60,並且畫面流暢度提升。在鼠標靜止2秒不動後,FPS又會恢復到30幀。

使用callLater

callLater使代碼塊延遲至本幀渲染前執行。如果當前的操作頻繁改變某對象的狀態,此時可以考慮使用callLater,以減少重復計算。

考慮壹個圖形,對它設置任何改變外觀的屬性都將導致圖形重繪:

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var rotation = 0,

scale = 1,

position = 0;

function setRotation(value)

{

this.rotation = value;

update();

}

function setScale(value)

{

this.scale = value;

update();

}

function setPosition(value)

{

this.position = value;

update();

}

function update()

{

console.log('rotation: ' + this.rotation + '\tscale: ' + this.scale + '\tposition: ' + position);

}

調用以下代碼更改狀態:

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setRotation(90); setScale(2); setPosition(30);

控制臺的打印結果是

rotation: 90 scale: 1 position: 0

rotation: 90 scale: 2 position: 0

rotation: 90 scale: 2 position: 30

update被調用了三次,並且最後的結果是正確的,但是前面兩次調用都是不需要的。

嘗試將三處update改為:

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Laya.timer.callLater(this, update);

此時,update只會調用壹次,並且是我們想要的結果。

圖片/圖集加載

在完成圖片/圖集的加載之後,引擎就會開始處理圖片資源。如果加載的是壹張圖集,會處理每張子圖片。如果壹次性處理大量的圖片,這個過程可能會造成長時間的卡頓。

在遊戲的資源加載中,可以將資源按照關卡、場景等分類加載。在同壹時間處理的圖片越少,當時的遊戲響應速度也會更快。在資源使用完成後,也可以予以卸載,釋放內存。

第6節:其他優化策略

減少粒子使用數量,在移動平臺Canvas模式下,盡量不用粒子;

2.在Canvas模式下,盡量減少旋轉,縮放,alpha等屬性的使用,這些屬性會對性能產生消耗。(在WebGL模式可以使用);

3.不要在timeloop裏面創建對象及復雜計算;

4.盡量減少對容器的autoSize的使用,減少getBounds()的使用,因為這些調用會產生較多計算;

5.盡量少用try catch的使用,被try catch的函數執行會變得非常慢;

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