Sprite Kit 中可重用的多线程实现

Question

我正在开发 Sprite Kit 游戏，我需要进行一些多线程处理以保持健康的 fps。

在更新时，我调用一个函数来创建大量 UIBezierPaths 并使用 C++ 静态库合并它们。

如果我有超过 10 个形状，帧速率会急剧下降，所以我决定尝试使用 GCD 并尝试使用单独的线程解决问题。

我把它放在 didMoveToView:

queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0);

在每一帧调用的函数中，我称之为：

dispatch_async(queue,^(void){[self heavyCalculationsFunc];});

对于非常了解 GCD 的人来说，它在每一帧上创建一个新线程可能是显而易见的，但对我来说还不清楚。

我的问题是，有没有什么方法可以重新使用我想在更新时调用的线程？

提前感谢您的帮助！

Answer 1

考虑一种稍微不同的方法。创建和维护您自己的队列，而不是获取系统队列。

a) 调用 dispatch_queue_create 创建一个新队列，将此队列保存在您的对象中。在该队列上使用 dispatch_async 来运行你的工作。如果必须在下一帧之前完成，您可能需要同步，等等。

b) 如果您有多个作业，请考虑使用并发队列而不是串行队列，这可能会或可能不会 'faster' 取决于您的依赖关系。

对于 GCD，您不应该考虑线程，如果新线程是 created/reused 等。只需考虑队列，以及您向其推送的内容。阅读 Apple 的 Concurrency Programming Guide 和 gcd 参考资料也有望有所帮助。

Answer 2

如果您需要在每一帧上完成工作，并且需要在渲染帧之前完成这些工作，那么多线程可能帮不了您，除非您愿意为此付出很多努力它。

保持帧速率的关键在于时间——而不是 CPU 资源，只是时间。为了保持 60fps 的帧率，你有 16.67 毫秒的时间来完成所有的工作。（实际上，少于这个时间，因为 SpriteKit 和 OpenGL 需要一些时间来渲染你的工作结果。）这是一个同步问题 - 你有工作，您有特定的时间来完成它，因此提高性能的第一步是减少工作量或提高工作效率。

另一方面，多线程通常用于异步问题 — 您需要做一些工作，但不需要现在完成，因此您可以继续你现在需要做的其他事情（比如在 16 毫秒内从你的更新方法返回以保持你的帧率）并稍后检查该工作的结果（比如，在后面的帧）。

不过，这两个定义之间有一点回旋余地：几乎所有现代 iOS 设备都具有多核 CPU，因此如果您玩得好，您可以安装一个通过 并行化 您的工作负载，在您的同步问题中加入一点异步性。完成并做好这件事绝非易事 — 多年来，它一直是 serious research and investment by big game studios 的主题。

看一下SpriteKit编程指南"How a Scene Processes Frames of Animation"下的图。那是你的 16 毫秒时钟。浅蓝色区域是 Apple 的 SpriteKit（以及 OpenGL 和其他系统框架）代码负责的那 16 毫秒的片段。其他切片是你的。让我们展开该图以便更好地查看：

如果您在任何这些切片中做太多工作，或者使 SpriteKit 的工作量太大，整个过程将超过 16 毫秒并且您的帧率会下降。

线程的机会是在同一时间轴上完成另一个 CPU 的一些工作。如果 SpriteKit 对动作、物理和约束的处理不依赖于这项工作，您可以与这些事情并行进行：

或者，如果您的工作需要在 SpriteKit 运行动作和物理之前进行，但是您还有其他工作需要在 update 方法中完成，您可以将一些工作发送到另一个线程，同时完成剩下的 update 工作，然后在 update 方法中检查结果：

那么如何完成这些事情呢？这是一种使用调度组的方法，并假设 actions/physics/constraints 不依赖于您的后台工作——这完全不在我的脑海中，所以它可能不是最好的。 :)

// in setup
dispatch_queue_t workQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_group_t resultCatchingGroup = dispatch_group_create();
id stuffThatGetsMadeInTheBackground;

- (void)update:(NSTimeInterval)currentTime {
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        // Do the background work 
        stuffThatGetsMadeInTheBackground = // ...
    });
    // Do anything else you need to before actions/physics/constraints
}

- (void)didFinishUpdate {
    // wait for results from the background work
    dispatch_group_wait(resultCatchingGroup, DISPATCH_TIME_FOREVER);

    // use those results
    [self doSomethingWith:stuffThatGetsMadeInTheBackground];
}

当然，dispatch_group_wait 将如其名称所示阻止执行以等待后台工作完成，因此您仍然有 16 毫秒的时间限制。如果前台工作（你的其余 update，加上 SpriteKit 的 actions/physics/constraints 工作以及你为响应这些事情而完成的任何其他工作）在你的后台工作之前完成，你将等待它。如果后台工作加上 SpriteKit 的渲染工作（加上您在生成后台工作之前在 update 中所做的任何事情）花费的时间超过 16 毫秒，您仍然会丢帧。所以这样做的诀窍是足够详细地了解您的工作量，以便很好地安排它。

Sprite Kit 中可重用的多线程实现

reusable multithread implementation in Sprite Kit

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objective-c

grand-central-dispatch

ios

sprite-kit