如何将 HTML5 性能发挥到极致

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HTML5作为新兴领域越来越热。然而在移动设备硬件性能弱于PC的背景下,对性能的需求显得更为重要,而HTML5性能优化前与优化后有着极大的差别,如何优化才能提高性能,对此熟知的人很少。本文以LayaAir引擎为例,通过代码示例详细阐述如何利用引擎对HTML5作出性能的极致优化。

销毁元素

var  sp =  new  Sprite();
sp.destroy();

主题包括:

禁止回调垃圾回收

Laya.loader.load(urls, Handler.create( this , onAssetLoaded), Handler.create( this , onLoading,  null ,  false ));
  • 代码执行基本原理
  • 基准测试
  • 内存优化
  • 图形渲染性能
  • 减少CPU使用量
  • 其他优化策略

资源卸载

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));
     }
}

ColorFiter在Canvas渲染下需要计算每个像素点,而在WebGL下的GPU消耗可以忽略不计。
最佳的做法是,尽可能使用图像创作工具创建的位图来模拟滤镜。避免在运行时中创建动态位图,可以帮助减少CPU或GPU负载。特别是一张应用了滤镜并且不会在修改的图像。

第1节:代码执行基本原理

LayaAir引擎支持AS3、TypeScript、JavaScript三种语言开发,然而无论是采用哪种开发语言,最终执行的都是JavaScript代码。所有看到的画面都是通过引擎绘制出来的,更新频率取决于开发者指定的FPS,例如指定帧频率为60FPS,则运行时每个帧的执行时间为六十分之一秒,所以帧速越高,视觉上感觉越流畅,60帧是满帧。

由于实际运行环境是在浏览器中,因此性能还取决于JavaScript解释器的效率,指定的FPS帧速在低性能解释器中可能不会达到,所以这部分不是开发者能够决定的,开发者能作的是尽可能通过优化,在低端设备或低性能浏览器中,提升FPS帧速。

LayaAir引擎在每帧都会重绘,在性能优化时,除了关注每帧执行逻辑代码带来的CPU消耗,还需要注意每帧调用绘图指令的数量以及GPU的纹理提交次数。

优化Sprite

  1. 尽量减少不必要的层次嵌套,减少Sprite数量。
  2. 非可见区域的对象尽量从显示列表移除或者设置visible=false。
  3. 对于容器内有大量静态内容或者不经常变化的内容(比如按钮),可以对整个容器设置cacheAs属性,能大量减少Sprite的数量,显著提高性能。如果有动态内容,最好和静态内容分开,以便只缓存静态内容。
  4. Panel内,会针对panel区域外的直接子对象(子对象的子对象判断不了)进行不渲染处理,超出panel区域的子对象是不产生消耗的。

第2节:基准测试

LayaAir引擎内置的性能统计工具可用于基准测试,实时检测当前性能。开发者可以使用laya.utils.Stat类,通过Stat.show()
显示统计面板。具体编写代码如下例所示:

Stat.show(0,0); //AS3的面板调用写法       
Laya.Stat.show(0,0); //TS与JS的面板调用写法

Canvas渲染的统计信息:

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WebGL渲染的统计信息:

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统计参数的意义:

FPS:

每秒呈现的帧数(数字越高越好)。
使用canvas渲染时,描述字段显示为FPS(Canvas),使用WebGL渲染时,描述字段显示为FPS(WebGL)。

Sprite:

渲染节点数量(数字越低越好)。
Sprite统计所有渲染节点(包括容器),这个数字的大小会影响引擎节点遍历,数据组织和渲染的次数。

DrawCall:

DrawCall在canvas和WebGL渲染下代表不同的意义(越少越好)。
Canvas下表示每帧的绘制次数,包括图片、文字、矢量图。尽量限制在100之下。
WebGL下表示渲染提交批次,每次准备数据并通知GPU渲染绘制的过程称为1次DrawCall,在每1次DrawCall中除了在通知GPU的渲染上比较耗时之外,切换材质与shader也是非常耗时的操作。
DrawCall的次数是决定性能的重要指标,尽量限制在100之下。

Canvas:

三个数值 —— 每帧重绘的画布数量 / 缓存类型为“normal”类型的画布数量 /
缓存类型为“bitmap”类型的画布数量”。
CurMem:仅限WebGL渲染,表示内存与显存占用(越低越好)。
Shader:仅限WebGL渲染,表示每帧Shader提交次数。

无论是Canvas模式还是WebGL模式,我们都需要重点关注DrawCall,Sprite,Canvas这三个参数,然后针对性地进行优化。(参见“图形渲染性能”)

cacheAs

设置cacheAs可将显示对象缓存为静态图像,当cacheAs时,子对象发生变化,会自动重新缓存,同时也可以手动调用reCache方法更新缓存。
建议把不经常变化的复杂内容,缓存为静态图像,能极大提高渲染性能,cacheAs有”none”,”normal”和”bitmap”三个值可选。

  1. 默认为”none”,不做任何缓存。
  2. 当值为”normal”时,Canvas下进行画布缓存,webgl模式下进行命令缓存。
  3. 当值为”bitmap”时,Canvas下进行依然是画布缓存,webGL模式下使用renderTarget缓存。这里需要注意的是,webGL下renderTarget缓存模式有2048大小限制,超出2048会额外增加内存开销。另外,不断重绘时开销也比较大,但是会减少drawcall,渲染性能最高。
    webGL下命令缓存模式只会减少节点遍历及命令组织,不会减少drawcall,性能中等。

设置cacheAs后,还可以设置staticCache=true以阻止自动更新缓存,同时可以手动调用reCache方法更新缓存。

cacheAs主要通过两方面提升性能。一是减少节点遍历和顶点计算;二是减少drawCall。善用cacheAs将是引擎优化性能的利器。

第3节:内存优化

对象池

对象池,涉及到不断重复使用对象。在初始化应用程序期间创建一定数量的对象并将其存储在一个池中。对一个对象完成操作后,将该对象放回到池中,在需要新对象时可以对其进行检索。
由于实例化对象成本很高,使用对象池重用对象可减少实例化对象的需求。还可以减少垃圾回收器运行的机会,从而提高程序的运行速度。

以下代码演示使用

Laya.utils.Pool:

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中创建大小为1000的对象池。

以下代码在当单击鼠标时,将删除显示列表中的所有显示对象,并在以后的其他任务中重复使用这些对象:

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);
    }
});

调用Pool.recover后,指定的对象会被回收至池内。

使用Handler.create

在开发过程中,会经常使用Handler来完成异步回调。Handler.create使用了内置对象池管理,因此在使用Handler对象时应使用Handler.create来创建回调处理器。以下代码使用Handler.create创建加载的回调处理器:

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

在上面的代码中,回调被执行后Handler将会被对象池收回。此时,考虑如下代码会发生什么事:

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

在上面的代码中,使用Handler.create返回的处理器处理progress事件。此时的回调执行一次之后就被对象池回收,于是progress事件只触发了一次,此时需要将四个名为once的参数设置为false:

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

释放内存

JavaScript运行时无法启动垃圾回收器。要确保一个对象能够被回收,请删除对该对象的所有引用。Sprite提供的destory会帮助设置内部引用为null。

例如,以下代码确保对象能够被作为垃圾回收:

var sp = new Sprite();
sp.destroy();

当对象设置为null,不会立即将其从内存中删除。只有系统认为内存足够低时,垃圾回收器才会运行。内存分配(而不是对象删除)会触发垃圾回收。

垃圾回收期间可能占用大量CPU并影响性能。通过重用对象,尝试限制使用垃圾回收。此外,尽可能将引用设置为null,以便垃圾回收器用较少时间来查找对象。有时(比如两个对象相互引用),无法同时设置两个引用为null,垃圾回收器将扫描无法被访问到的对象,并将其清除,这会比引用计数更消耗性能。

资源卸载

游戏运行时总会加载许多资源,这些资源在使用完成后应及时卸载,否则一直残留在内存中。

下例演示加载资源后对比资源卸载前和卸载后的资源状态:

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));
    }
}

关于滤镜、遮罩

澳门新葡亰赌995577,尝试尽量减少使用滤镜效果。将滤镜(BlurFilter和GlowFilter)应用于显示对象时,运行时将在内存中创建两张位图。其中每个位图的大小与显示对象相同。将第一个位图创建为显示对象的栅格化版本,然后用于生成应用滤镜的另一个位图:

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应用滤镜时内存中的两个位图

当修改滤镜的某个属性或者显示对象时,内存中的两个位图都将更新以创建生成的位图,这两个位图可能会占用大量内存。此外,此过程涉及CPU计算,动态更新时将会降低性能(参见“图形渲染性能
– 关于cacheAs)。

ColorFiter在Canvas渲染下需要计算每个像素点,而在WebGL下的GPU消耗可以忽略不计。

最佳的做法是,尽可能使用图像创作工具创建的位图来模拟滤镜。避免在运行时中创建动态位图,可以帮助减少CPU或GPU负载。特别是一张应用了滤镜并且不会在修改的图像。

文本

//后面只是更新文字内容,使用changeText能提高性能
text.changeText( "text changed." );

Text.changeText会直接修改绘图指令中该文本绘制的最后一条指令,这种前面的绘图指令依旧存在的行为会导致changeText只使用于以下情况:
· 文本始终只有一行。
· 文本的样式始终不变(颜色、粗细、斜体、对齐等等)。

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