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别以为Swing有双缓冲就够了,变态时三缓冲是很有必要的

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   发表时间:2011-01-12   最后修改:2011-01-12


AWT时代必须自己实现双缓冲机制,否则绘画时界面总是闪烁。
Swing的JComponent以及其子类的绘制默认是使用了双缓冲的,例如JPanel,方便了不少。

但是,当在Swing中绘制几千个图元时,如果绘图仍然是直接对Swing的Back-buffer进行操作,速度会非常的慢,甚至慢到没法忍受。例如下面的例子里有16385个点,共画16384条线,改变窗口的大小,就可以发现直接操作Swing的Back-buffer是多么的令人难以忍受。
这个时候,使用三缓冲(triple-buffer)是很有必要的:先把这些图元绘制到自己创建的缓冲图像里,然后再一次性的把此缓冲图像交给Swing后台绘制,速度的提升是非常非常的大的。

只有两个Java文件,就不打包了。
import java.awt.Color;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.GraphicsConfiguration;
import java.awt.GraphicsDevice;
import java.awt.GraphicsEnvironment;
import java.awt.RenderingHints;
import java.awt.Transparency;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.geom.Point2D;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.SwingUtilities;
import javax.swing.Timer;

import util.GeometryUtil;

@SuppressWarnings("serial")
public class Growing extends JPanel {
    private List<Point2D> ps = new ArrayList<Point2D>();
    private Timer timer;
    private boolean stopped = false;

    public Growing() {
        ps.add(new Point2D.Double(0, 0));
        ps.add(new Point2D.Double(800, 0));

        timer = new Timer(500, new ActionListener() {
            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                grow();
                repaint();
            }
        });

        timer.start();
    }

    public void grow() {
        if (stopped) { return; }

        List<Point2D> temp = new ArrayList<Point2D>();
        temp.add(ps.get(0));

        for (int i = 0; i < ps.size() - 1; ++i) {
            Point2D p0 = ps.get(i);
            Point2D p4 = ps.get(i + 1);
            double len = GeometryUtil.distanceOfPoints(p0, p4);

            if (len < 0.5) {
                // 当线条长度小于1时,就停止再增长
                System.out.println(ps.size());
                timer.stop();
                return;
            }

            Point2D p1 = GeometryUtil.extentPoint(p0, p4, len / 3);
            Point2D p3 = GeometryUtil.extentPoint(p0, p4, len * 2 / 3);
            Point2D p2 = GeometryUtil.rotate(p3.getX(), p3.getY(), p1.getX(), p1.getY(), 60);

            temp.add(p1);
            temp.add(p2);
            temp.add(p3);
            temp.add(p4);
        }

        ps = null;
        ps = temp;
        temp = null;
    }

    @Override
    protected void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        Graphics2D g2d = (Graphics2D) g;

        // 修改type的值使用不同的绘制方式,1为compatible image, 2为swing的back-buffer
        int type = 1;

        // 改变窗口的大小,可以看到直接对intermediate image操作比直接对swing back-buffer操作快很多.
        // 所以有很多绘制操作时,使用triple buffer是很有必要的(因为Swing已经默认使用了双缓冲).

        if (type == 1) {
            // [[[1]]]: 操作 compatible image 速度非常快
            renderWithBuf(g2d, getWidth(), getHeight());
        } else {
            // [[[2]]]: 操作Swing的 back-buffer 速度非常慢
            render(g2d, getWidth(), getHeight());
        }
    }

    private BufferedImage bufImg;

    protected void renderWithBuf(Graphics2D g2d, int w, int h) {
        if (bufImg == null || bufImg.getWidth() != w || bufImg.getHeight() != h) {
            bufImg = createCompatibleImage(w, h, Transparency.OPAQUE);
            // bufImg = new BufferedImage(w, h, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
        }

        Graphics2D gg = bufImg.createGraphics();
        render(gg, w, h);
        gg.dispose();

        g2d.drawImage(bufImg, 0, 0, null);
    }

    protected void render(Graphics2D g2d, int w, int h) {
        g2d.setBackground(Color.BLACK);
        g2d.clearRect(0, 0, w, h);
        g2d.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);

        g2d.translate(0, h - 20);

        g2d.setColor(Color.WHITE);
        for (int i = 0; i < ps.size() - 1; ++i) {
            Point2D sp = ps.get(i);
            Point2D ep = ps.get(i + 1);
            g2d.drawLine((int) sp.getX(), -(int) sp.getY(), (int) ep.getX(), -(int) ep.getY());
        }
    }

    // 创建硬件适配的缓冲图像,为了能显示得更快速
    public static BufferedImage createCompatibleImage(int w, int h, int type) {
        GraphicsEnvironment env = GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment();
        GraphicsDevice device = env.getDefaultScreenDevice();
        GraphicsConfiguration gc = device.getDefaultConfiguration();
        return gc.createCompatibleImage(w, h, type);
    }

    private static void createGuiAndShow() {
        JFrame frame = new JFrame("Growing");
        frame.getContentPane().add(new Growing());

        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        frame.setSize(800, 400);
        frame.setAlwaysOnTop(true);
        frame.setLocationRelativeTo(null);
        frame.setVisible(true);
    }

    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                createGuiAndShow();
            }
        });
    }
}

package util;

import java.awt.geom.Point2D;

public class GeometryUtil {
    // 两点之间的距离
    public static double distanceOfPoints(Point2D p1, Point2D p2) {
        double disX = p2.getX() - p1.getX();
        double disY = p2.getY() - p1.getY();
        double dis = Math.sqrt(disX * disX + disY * disY);

        return dis;
    }

    // 两点的中点
    public static Point2D middlePoint(Point2D p1, Point2D p2) {
        double x = (p1.getX() + p2.getX()) / 2;
        double y = (p1.getY() + p2.getY()) / 2;

        return new Point2D.Double(x, y);
    }

    // 在两点所在直线上,以从startPoint到endPoint为方向,离startPoint的距离disToStartPoint的点
    public static Point2D extentPoint(Point2D startPoint, Point2D endPoint, double disToStartPoint) {
        double disX = endPoint.getX() - startPoint.getX();
        double disY = endPoint.getY() - startPoint.getY();
        double dis = Math.sqrt(disX * disX + disY * disY);
        double sin = (endPoint.getY() - startPoint.getY()) / dis;
        double cos = (endPoint.getX() - startPoint.getX()) / dis;
        double deltaX = disToStartPoint * cos;
        double deltaY = disToStartPoint * sin;

        return new Point2D.Double(startPoint.getX() + deltaX, startPoint.getY() + deltaY);
    }

    // 绕原点的旋转矩阵,绕任意点旋转,可以先移动到原点,旋转,然后再移回去
    // cosθ -sinθ 0
    // sinθ +conθ 0
    // 0000 +0000 1
    // x = r*cosα, y = r*sinα
    // x' = r*cos(α+θ) = r*cosα*cosθ - r*sinα*sinθ = x*cosθ - y*sinθ
    // y' = r*sin(α+θ) = r*sinα*cosθ + r*cosα*sinθ = x*sinθ + y*cosθ
    // (x, y)绕圆心旋转degree度
    public static Point2D rotate(double x, double y, double degree) {
        return rotate(x, y, 0, 0, degree);
    }

    // (x, y)绕(ox, oy)旋转degree度
    public static Point2D rotate(double x, double y, double ox, double oy, double degree) {
        x -= ox;
        y -= oy;

        double cos = Math.cos(Math.toRadians(degree));
        double sin = Math.sin(Math.toRadians(degree));

        double temp = x * cos - y * sin;
        y = x * sin + y * cos;
        x = temp;

        return new Point2D.Double(x + ox, y + oy);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Point2D p = rotate(50, 10, 10);
        System.out.println(p);
        p = rotate(100, 60, 50, 50, 10);
        System.out.println(p);
    }
}
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   发表时间:2011-01-12  
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   发表时间:2011-01-12   最后修改:2011-01-12
有数据证明吗?
从原理上看 这完全是无稽之谈
从我测试的数据来看 更加是无稽之谈

为了让差距更加明显 我将初始尺寸改成1400*600 线条长度小于0.05
总共1048577个点

我加了一个线程 会定时修改frame的size
然后在paintComponent开始时记录时间,结束时候打印执行时间

所谓的3缓冲完全绘图一次 耗时1.5-1.8秒
默认双缓冲完全绘图一次 耗时1.5-1.8秒

没看出来所谓的3缓冲有任何的性能提升
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   发表时间:2011-01-12  
qianhd 写道
有数据证明吗?
从原理上看 这完全是无稽之谈
从我测试的数据来看 更加是无稽之谈

为了让差距更加明显 我将初始尺寸改成1400*600 线条长度小于0.05
总共1048577个点

我加了一个线程 会定时修改frame的size
然后在paintComponent开始时记录时间,结束时候打印执行时间

所谓的3缓冲完全绘图一次 耗时1.5-1.8秒(这也时间太长了,我这里是毫秒级的)
默认双缓冲完全绘图一次 耗时1.5-1.8秒

没看出来所谓的3缓冲有任何的性能提升

呵呵,就算我在扯蛋吧,没什么好争论的.
有时间可以去看看Swing方面的书,如Filthy Rich Client等之类的
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   发表时间:2011-01-12  
jorneyR 写道
qianhd 写道
有数据证明吗?
从原理上看 这完全是无稽之谈
从我测试的数据来看 更加是无稽之谈

为了让差距更加明显 我将初始尺寸改成1400*600 线条长度小于0.05
总共1048577个点

我加了一个线程 会定时修改frame的size
然后在paintComponent开始时记录时间,结束时候打印执行时间

所谓的3缓冲完全绘图一次 耗时1.5-1.8秒(这也时间太长了,我这里是毫秒级的)
默认双缓冲完全绘图一次 耗时1.5-1.8秒

没看出来所谓的3缓冲有任何的性能提升

呵呵,就算我在扯蛋吧,没什么好争论的.
有时间可以去看看Swing方面的书,如Filthy Rich Client等之类的


装啥B啊 不就本30多块的书嘛
只可惜你看了也白看
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   发表时间:2011-01-13  
同行之间的仇恨确实很大啊
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   发表时间:2011-01-13  
写自己的代码,赚自己的银子,其它的都是浮云
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   发表时间:2011-01-13  
所谓双缓冲不就是第一次内存绘制,第二次一次性展示到屏幕上吗? 如果是这种逻辑,那么你三缓冲不但不能提高效率反而会大打折扣,不是吗? 个人拙见
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   发表时间:2011-01-13  
我不是做游戏或者图像显示的,但是以前玩游戏调优显卡设置时,曾经了解过一些三重缓冲.

三重缓冲不是为了提高画面的帧数,原理上讲三重缓冲和双缓冲在帧数上应该差不多.三重缓冲主要是为了解决使用双缓冲时带来的画面的撕裂感,最初时为了解决这种撕裂感,都是开启垂直同步选项以便人为的控制画面刷新节奏,但是这个选项会大大的降低画面的帧数,所以才又出现三重缓冲这种通过增加资源消耗但是不人为去控制画面刷新节奏的方法.

我用我的机子跑了一下,LZ的代码跑下来两种方式没说呢么差别,但是我把if (len < 0.5) 改成if (len < 0.1) 后,确实是三重缓冲这种方式更快.

比较奇怪为什么会这样?难道说基于显卡计算的三重缓冲和基于CPU计算的三重缓冲有这样的差异?
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   发表时间:2011-01-13  
JE帐号 写道
我不是做游戏或者图像显示的,但是以前玩游戏调优显卡设置时,曾经了解过一些三重缓冲.

三重缓冲不是为了提高画面的帧数,原理上讲三重缓冲和双缓冲在帧数上应该差不多.三重缓冲主要是为了解决使用双缓冲时带来的画面的撕裂感,最初时为了解决这种撕裂感,都是开启垂直同步选项以便人为的控制画面刷新节奏,但是这个选项会大大的降低画面的帧数,所以才又出现三重缓冲这种通过增加资源消耗但是不人为去控制画面刷新节奏的方法.

我用我的机子跑了一下,LZ的代码跑下来两种方式没说呢么差别,但是我把if (len < 0.5) 改成if (len < 0.1) 后,确实是三重缓冲这种方式更快.

比较奇怪为什么会这样?难道说基于显卡计算的三重缓冲和基于CPU计算的三重缓冲有这样的差异?


显卡三重缓冲是针对打开垂直同步以后 如果帧数小于刷新率 帧数会被限制到1/2刷新率 1/3 甚至更低
引入此技术是为了解决这个问题
跟这个帖子中的三缓冲完全是两码事
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