在three.js中实现多线程与性能测试的探讨

发表时间: 2022-12-16 21:23

今天说一下WebWorker以及WebWorker在three.js中的应用。我们都知道Javascript是单线程的,比如执行js代码的同时UI渲染就会停止,对于多核CPU的点脑,这一点让人难以接受,好在Web Worker的出现多少解决了一些问题。官方说Web Worker指的是一种可由脚本创建的后台任务,任务执行中可以向其创建者收发信息。要创建一个 Worker ,只须调用 Worker(URL) 构造函数,函数参数 URL 为指定的脚本。关于Web Worker的更多知识请阅读Web Worker。案例请点击博客原文。

1. 在three.js中使用多线程

在three.js中使用Web Worker经常发生在大量计算造成CUP阻塞的情况下,我们举一个例子,比如说我们制作了1000个Mesh。

让他们简单的动起来,CPU几乎没有什么压力,FPS会在60左右,但是如果让这1000个Mesh的位置都需要大量计算才能得到,那么FPS就会很低(和计算量成负相关),下面是一段代码

![复制代码](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/34a945f441254f3e9a5bc8b56fe029b2~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image)[1]

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;        //上面就是简单的位置变化,下面的代码模拟复杂的变化,累加100000次(这是非常占用线程的情况)    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是储存1000个Mesh位置信息的数组,group里面储存了所有的Mesh,每次渲染都更改positions的位置信息,然后给Group的每一个Mesh设置新值,这种情况下FPS会低至7FPS,转动场景可以很明显的感觉到卡顿。接下来我们使用Web Worker处理这个问题,主线程代码如下

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);    }}

脚本代码如下

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)};

![复制代码](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/296bbbea99aa414eb7ab2ff4975e58a1~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image)[2]

主要代码和未使用Web Worker几乎一样,只不过是将处理位置的代码放在新的线程中完成,setInterval定时器每一次完成位置计算都会通过postMessage(positions)将位置信息返回给主线程,主线程通过onmessage接受信息,返回对象的data属性就是新的positions。这样一来FPS可以达到60左右,转动场景感觉到卡顿。这是十分让人欣喜的。

2. 性能分析

前面已经说了在每一次位置计算中做10万次累加,未使用Web Worker的情况下FPS降到了7,下面是更多的数据(数据仅做对比,和当前使用情况以及配合有关)。

累加次数(万次)使用Web Worker未使用Web Worker16060360395602676011960811606

这里面可以看出,不管是多么大量的计算,使用Web Worker都不会影响主线程,但是对于未使用Web Worker影响是十分严重的,下面展示一下两种情况下电脑性能的对比

下面是未使用Web Worker

下面是使用Web Worker

这里可以看出使用更多的线程可以很明显提升CPU使用率。小伙伴们不妨打开线上案例亲自测试一下。