如何在不阻塞主线程的情况下添加 SCNNodes？

Question

我正在创建大量 SCNNode 并将其添加到 SceneKit 场景，这导致应用程序冻结一两秒。

我想我可以通过使用 DispatchQueue.global(qos: .background).async() 将所有操作放在后台线程中来解决这个问题，但没有骰子。它的行为完全相同。

我看到 and put the nodes through SCNView.prepare()才加的，希望能减慢后台线程，防止阻塞。没有。

这是重现问题的测试函数：

func spawnNodesInBackground() {
    // put all the action in a background thread
    DispatchQueue.global(qos: .background).async {
        var nodes = [SCNNode]()
        for i in 0...5000 {
            // create a simple SCNNode
            let node = SCNNode()
            node.position = SCNVector3(i, i, i)
            let geometry = SCNSphere(radius: 1)
            geometry.firstMaterial?.diffuse.contents = UIColor.white.cgColor
            node.geometry = geometry
            nodes.append(node)
        }
        // run the nodes through prepare()
        self.mySCNView.prepare(nodes, completionHandler: { (Bool) in
            // nodes are prepared, add them to scene
            for node in nodes {
                self.myRootNode.addChildNode(node)
            }
        })
    }
}

当我调用 spawnNodesInBackground() 时，我希望场景继续正常渲染（可能以降低的帧速率），同时以 CPU 满意的任何速度添加新节点。相反，应用程序会完全冻结一两秒钟，然后所有新节点都会立即出现。

为什么会这样，如何在不阻塞主线程的情况下添加大量节点？

Answer 1

我查了一下这个并没有解决冻结问题（我确实减少了一点）。

我预计 prepare() 会加剧冻结，而不是减少冻结，因为它会立即将所有资源加载到 GPU 中，而不是让它们延迟加载。我认为您不需要从后台线程调用 prepare()，因为文档说它已经使用了后台线程。但是在后台线程上创建节点是一个很好的举措。

我确实看到通过将 geometry 移到循环之外并使用临时父节点（然后被克隆），性能得到了相当好的改进，因此只有一次调用来添加一个新的子节点场景的根节点。我还将球体的分段数减少到 10（从默认值 48）。

我从旋转的宇宙飞船示例项目开始，并通过点击手势触发了球体的添加。在我改变之前，我看到了 11 fps，每帧 7410 次绘制调用，8.18M 三角形。将几何体移出循环并展平球体树后，我达到了 60 fps，每帧只有 3 个绘制调用和 167 万个三角形（iPhone 6s）。

您需要在运行时构建这些对象吗？您可以构建此场景一次，将其存档，然后将其作为资产嵌入。根据你想要达到的效果，你也可以考虑使用SCNSceneRenderer的present(_:with:incomingPointOfView:transition:completionHandler)一次性替换整个场景

func spawnNodesInBackgroundClone() {
    print(Date(), "starting")
    DispatchQueue.global(qos: .background).async {
        let tempParentNode = SCNNode()
        tempParentNode.name = "spheres"
        let geometry = SCNSphere(radius: 0.4)
        geometry.segmentCount = 10
        geometry.firstMaterial?.diffuse.contents = UIColor.green.cgColor
        for x in -10...10 {
            for y in -10...10 {
                for z in 0...20 {
                    let node = SCNNode()
                    node.position = SCNVector3(x, y, -z)
                    node.geometry = geometry
                    tempParentNode.addChildNode(node)
                }
            }
        }
        print(Date(), "cloning")
        let scnView = self.view as! SCNView
        let cloneNode = tempParentNode.flattenedClone()
        print(Date(), "adding")
        DispatchQueue.main.async {
            print(Date(), "main queue")
            print(Date(), "prepare()")
            scnView.prepare([cloneNode], completionHandler: { (Bool) in
                scnView.scene?.rootNode.addChildNode(cloneNode)
                print(Date(), "added")
            })
            // only do this once, on the simulator
            // let sceneData = NSKeyedArchiver.archivedData(withRootObject: scnView.scene!)
            // try! sceneData.write(to: URL(fileURLWithPath: "/Users/hal/scene.scn"))
            print(Date(), "queued")
        }
    }
}

Answer 2

我认为使用 DispatchQueue 无法解决此问题。如果我替换其他任务而不是创建 SCNNodes 它会按预期工作，所以我认为问题与 SceneKit 有关。

的答案表明 SceneKit 有自己的私有后台线程，它可以将所有更改批处理到该线程。因此，无论我使用哪个线程来创建我的 SCNNodes，它们最终都在与渲染循环相同的线程中的相同队列中。

我使用的丑陋的解决方法是在 SceneKit 的委托 renderer(_:updateAtTime:) 方法中一次添加几个节点，直到它们全部完成。

Answer 3

我有一个包含 10000 个节点的小行星模拟，我自己运行对此问题进行了研究。对我有用的是创建容器节点，然后将其传递给后台进程以用子节点填充它。

该后台进程在该容器节点上使用 SCNAction 将每个生成的小行星添加到容器节点。

let action = runBlock { 
    Container in
    // generate nodes
    /// then For each node in generatedNodes
    Container.addChildNode(node)
}

我还使用了一个共享的细节层次节点，它的几何形状是不均匀的边块，这样场景就可以一次性绘制这些节点。

我还预先生成了 50 个小行星形状，这些形状在背景生成过程中应用了运行dom t运行sformations。该过程只需要在运行dom 处抓取一个 pregen 块应用一个运行dom simd t运行sformation 然后存储以供以后添加场景。

我正在考虑为 LOD 使用金字塔，但 5 x 10 x 15 块适合我的目的。此外，通过创建多个动作并将其传递给节点，可以轻松地限制此方法一次仅添加一定数量的块。最初我将每个节点作为一个动作传递，但这种方式也有效。

显示整个 10000 字段仍然会稍微影响 FPS 10 到 20 FPS，但此时容器节点自己的 LOD 开始生效，显示单个环。

Answer 4

在应用程序启动时添加所有这些，但将它们放在相机看不到的地方。当你需要它们时，改变它们应该在的位置。

如何在不阻塞主线程的情况下添加 SCNNodes？

How to add SCNNodes without blocking main thread?

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