three.js 中使用多執行緒以及效能測試

郭先生的部落格發表於2021-01-05
JS執行緒

今天郭先生說一下WebWorker以及WebWorker在three.js中的應用。我們都知道Javascript是單執行緒的，比如執行js程式碼的同時UI渲染就會停止，對於多核CPU的點腦，這一點讓人難以接受，好在Web Worker的出現多少解決了一些問題。官方說Web Worker指的是一種可由指令碼建立的後臺任務，任務執行中可以向其建立者收發資訊。要建立一個 Worker ，只須呼叫 Worker(URL) 建構函式，函式引數 URL 為指定的指令碼。關於Web Worker的更多知識請閱讀Web Worker。線案例請點選部落格原文。

1. 在three.js中使用多執行緒

在three.js中使用Web Worker經常發生在大量計算造成CUP阻塞的情況下，我們舉一個例子，比如說我們製作了1000個Mesh。

讓他們簡單的動起來，CPU幾乎沒有什麼壓力，FPS會在60左右，但是如果讓這1000個Mesh的位置都需要大量計算才能得到，那麼FPS就會很低（和計算量成負相關），下面是一段程式碼

for(let i=0; i<num; i++) {
    let angle = positions[i].y / (1000 / (Math.PI * 10));
    positions[i].x = positions[i].x + Math.sin(angle);
    positions[i].z = positions[i].z + Math.cos(angle);
    positions[i].y = positions[i].y + 1;
        //上面就是簡單的位置變化，下面的程式碼模擬複雜的變化，累加100000次（這是非常佔用執行緒的情況）
    for(let j=1, total=1; j<=100000; j++) {
        total += j;
    }
    if(positions[i].y > 500) {
        positions[i].y = positions[i].y - 1000;
    }
}
for(var i=0; i<num; i++) {
    group.children[i].position.set(positions[i].x, positions[i].y, positions[i].z);
}

positions是儲存1000個Mesh位置資訊的陣列，group裡面儲存了所有的Mesh,每次渲染都更改positions的位置資訊，然後給Group的每一個Mesh設定新值，這種情況下FPS會低至7FPS，轉動場景可以很明顯的感覺到卡頓。接下來我們使用Web Worker處理這個問題，主執行緒程式碼如下

myWorker = new Worker('/static/js/worker.js');
myWorker.postMessage(positions);
myWorker.onmessage = e => {
    let positions = e.data;
    for(var i=0; i<num; i++) {
        group.children[i].position.set(positions[i].x, positions[i].y, positions[i].z);
    }
}

指令碼程式碼如下

onmessage = function(e) {
    let num = 1000;
    let positions = e.data;
    setInterval(e => {
        for(let i=0; i<num; i++) {
            let angle = positions[i].y / (1000 / (Math.PI * 10));
            positions[i].x = positions[i].x + Math.sin(angle);
            positions[i].z = positions[i].z + Math.cos(angle);
            positions[i].y = positions[i].y + 1;
            for(let j=1, total=1; j<=100000; j++) {
                total += j;
            }
            if(positions[i].y > 500) {
                positions[i].y = positions[i].y - 1000;
            }
        }
        postMessage(positions);
    }, 1000 / 60)
};

主要程式碼和未使用Web Worker幾乎一樣，只不過是將處理位置的程式碼放在新的執行緒中完成，setInterval定時器每一次完成位置計算都會通過postMessage(positions)將位置資訊返回給主執行緒，主執行緒通過onmessage接受資訊，返回物件的data屬性就是新的positions。這樣一來FPS可以達到60左右，轉動場景感覺的到卡頓。這是十分讓人欣喜的。

2. 效能分析

前面已經說了在每一次位置計算中做10萬次累加，未使用Web Worker的情況下FPS降到了7，下面是更多的資料（資料僅做對比，和當前使用情況以及配合有關）。

累加次數（萬次） 使用Web Worker 未使用Web Worker
1 60 60
3 60 39
5 60 26
7 60 11
9 60 8
11 60 6

這裡面可以看出，不管是多麼大量的計算，使用Web Worker都不會影響主執行緒，但是對於未使用Web Worker影響是十分嚴重的，下面展示一下兩種情況下電腦效能的對比

下面是未使用Web Worker

下面是使用Web Worker

這裡可以看出使用更多的執行緒可以很明顯的提升CPU使用率。小夥伴們不妨開啟線上案例親自測試一下。

 

轉載請註明地址：郭先生的部落格

相關文章