three.js 中使用多线程以及性能测试

时间:2021-01-05 郭先生的博客人气:0

今天郭先生说一下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。线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

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)
};

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，转动场景感觉的到卡顿。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 Worker
1	60	60
3	60	39
5	60	26
7	60	11
9	60	8
11	60	6

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的提升CPU使用率。小伙伴们不妨打开线上案例亲自测试一下。

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