前言
概述
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透過多執行緒方式實現上千個物件的網格生成，並觀察執行效率。
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多執行緒透過Thread來進行，每個執行緒中執行GenerateMeshData方法，在方法中對不同種類的網格進行頂點和三角面序列的計算。首先設定簡單立方體，之後改為柏林噪聲下生成的複雜地形。
主執行緒限制
Unity設計之初就是依靠單執行緒執行所有物件的生命週期的，所以有些地方無法支援多執行緒，此處大致進行舉例：
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Unity API呼叫：許多Unity的功能和API只能在主執行緒上呼叫，例如例項化、銷燬、修改遊戲物件、修改元件屬性等。
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渲染相關操作：與渲染相關的操作，例如修改材質、設定渲染目標、更新紋理等，通常需要在主執行緒上執行。
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使用者介面操作：與使用者介面相關的操作，例如處理輸入事件、更新UI元素等，也需要在主執行緒上執行。
因為這篇文章中，需要對網格進行生成，所以會透過mesh.vertices和mesh.triangles進行賦值，然而mesh的獲取也是必須在主執行緒下進行的，所以每個執行緒中執行的GenerateMeshData方法實際上是計算所有頂點，存放到公共陣列中。最後到主執行緒中，再對每個網格進行點和三角形的賦值，並對所有的網格進行合批，透過一個MeshRenderer來顯示（見實現思路圖）
執行效果
實現過程
實現思路
完整程式碼
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;
using UnityEngine;
public class MeshGeneratorMultiThreading : MonoBehaviour
{
public int numThreads = 4;
private List<Thread> threads;
private List<Mesh> meshes;
private MeshFilter meshFilter;
private List<Vector3[]> verticesList;
private List<int[]> trianglesList;
private Stopwatch stopwatch;
private string elapsedTime;
private void Start()
{
stopwatch = new Stopwatch();
stopwatch.Start();
threads = new List<Thread>(numThreads);
meshes = new List<Mesh>(numThreads);
verticesList = new List<Vector3[]>(numThreads);
trianglesList = new List<int[]>(numThreads);
meshFilter = GetComponent<MeshFilter>();
meshFilter.mesh = new Mesh();
// 建立多個執行緒，開始計算生成網格資料
for (int i = 0; i < numThreads; i++)
{
meshes.Add(new Mesh());
int threadIndex = i;
Thread thread = new Thread(() => { GenerateMeshData(threadIndex); });
threads.Add(thread);
thread.Start();
}
// 阻塞等待所有的網格資料計算完成
foreach (Thread thread in threads)
{
thread.Join();
}
// 計算完成後應用於所有網格
for (int i = 0; i < numThreads; i++)
{
meshes[i].vertices = verticesList[i];
meshes[i].triangles = trianglesList[i];
}
// 合併
CombineMeshes();
stopwatch.Stop();
elapsedTime = $"Elapsed time: {stopwatch.Elapsed.TotalSeconds} seconds";
}
private void GenerateMeshData(int threadIndex)
{
//生成立方體網格
var (vs, ts) = GenerateCubeMeshData(threadIndex);
// 將生成的網格資料新增到列表中
lock (verticesList)
{
verticesList.Add(vs);
trianglesList.Add(ts);
}
}
private (Vector3[] vertices, int[] triangles) GenerateCubeMeshData(int threadIndex)
{
Vector3[] vertices = new Vector3[8];
vertices[0] = new Vector3(-1, -1, -1);
vertices[1] = new Vector3(1, -1, -1);
vertices[2] = new Vector3(1, 1, -1);
vertices[3] = new Vector3(-1, 1, -1);
vertices[4] = new Vector3(-1, -1, 1);
vertices[5] = new Vector3(1, -1, 1);
vertices[6] = new Vector3(1, 1, 1);
vertices[7] = new Vector3(-1, 1, 1);
int sqrThreadNum = (int)Mathf.Sqrt(numThreads);
for (var i = 0; i < vertices.Length; i++)
{
vertices[i] += new Vector3((threadIndex / sqrThreadNum) * 3, (threadIndex % sqrThreadNum) * 3, 0);
}
int[] triangles = new int[36]
{
0, 2, 1, 0, 3, 2, // Front face
1, 2, 5, 5, 2, 6, // Right face
4, 5, 6, 4, 6, 7, // Back face
0, 7, 3, 0, 4, 7, // Left face
0, 5, 4, 0, 1, 5, // Bottom face
2, 3, 6, 6, 3, 7 // Top face
};
return (vertices, triangles);
}
private void CombineMeshes()
{
// 合併所有生成的網格
CombineInstance[] combine = new CombineInstance[meshes.Count];
for (int i = 0; i < meshes.Count; i++)
{
combine[i].mesh = meshes[i];
combine[i].transform = Matrix4x4.identity;
}
meshFilter.mesh.CombineMeshes(combine, true, true);
}
private void OnGUI()
{
GUI.Label(new Rect(10, 10, 500, 20), elapsedTime);
}
}
效能對比
透過StopWatch記錄執行時間，分為多種對比情況：
（1）一個執行緒只繪製一個立方體，總共繪製6400個立方
多執行緒下，花費1.3s； 單執行緒下花費0.03s。反而多執行緒花費的更多了，因為開了6400個執行緒，執行緒開啟的開銷遠遠大於每個執行緒計算所花費的開銷。
（2）一個執行緒只繪製一片地形（1000*1000 Unit），總共繪製100個地形
多執行緒下，花費3.4s； 單執行緒下花費8.9s。這裡可以看出差距，但是差距只有常數倍。
這是正常的，原因分析：
理想情況下，N核CPU在多執行緒下的效率應該是 1/N，N本身就是常數，所以差距是常數倍也是正常的。
但是我的電腦是8核的，為什麼結果比8要小很多。因為通常情況下，執行緒數都是大於CPU核心數的，那一個核心就會（併發）處理多個執行緒，每個執行緒在切換的時候就要同時儲存載入上下文，這是主要耗時的地方。
注：由於Unity的一個Mesh最多隻支援65000個頂點，所以（2）未對網格進行設定、合批和渲染。
其他
MainThreadDispatcher（在子執行緒中將方法傳送到主執行緒執行）
概述
編寫過程中，寫了一些其他的指令碼，最終雖未用到，但是還是記錄下來。MainThreadDispatcher主要是用於在子執行緒中能夠方便呼叫主執行緒程式碼的（Unity API等）。
但是，都知道子執行緒是無法呼叫大多Unity API的，所以只能尋求別的方法。這裡就是將這些方法作為委託物件存放到一個佇列中，等待MainThreadDispatcher的主執行緒的Update生命週期時，對這些委託進行執行。
完整程式碼
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
using UnityEngine;
namespace JimDevPack.Common.MultiThread
{
public class MainThreadDispatcher : MonoBehaviour
{
private static MainThreadDispatcher instance;
private static readonly Queue<System.Action> actions = new Queue<System.Action>();
// 執行開始時，就執行的方法
[RuntimeInitializeOnLoadMethod]
private static void Initialize()
{
if (instance == null)
{
GameObject dispatcherObject = new GameObject("MainThreadDispatcher");
instance = dispatcherObject.AddComponent<MainThreadDispatcher>();
DontDestroyOnLoad(dispatcherObject);
}
}
void Update()
{
while (actions.Count > 0)
{
actions.Dequeue()?.Invoke();
}
}
public static void RunOnMainThread(System.Action action)
{
if (action == null)
{
throw new System.ArgumentNullException(nameof(action));
}
actions.Enqueue(action);
}
}
}
Task和Thread使用場景
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI0MTU0ODQwMQ==&mid=2247485189&idx=1&sn=4f53f980da4de559c3bf7903b998bb0a&chksm=e908aa1bde7f230d59a2dba625123069c140eeac155791bcd7a093f68f4135e82afd133f837e&scene=27