將你怎樣將 HTML5 效能發揮到極致

HTML5作為新興領域越來越熱。然而在行動裝置硬體效能弱於PC的背景下，對效能的需求顯得更為重要，而HTML5效能優化前與最佳化後有著極大的差別，如何最佳化才能提高效能，而對此熟知的人很少。本文以LayaAir引擎為例，透過程式碼範例詳細闡述如何利用引擎對HTML5作出效能的極致最佳化。

主題包含：

• 程式碼執行基本原則

• #基準測試

• 記憶體最佳化

• 圖形渲染效能

• 減少CPU使用量

• ##其他最佳化策略

第1節：程式碼執行基本原理

LayaAir引擎支援AS3、TypeScript、JavaScript三種語言開發，然而無論是採用哪種開發語言，最終執行的都是JavaScript程式碼。所有看到的畫面都是透過引擎繪製出來的，更新頻率取決於開發者指定的FPS，例如指定幀頻率為60FPS，則運行時每個幀的執行時間為六十分之一秒，所以幀速越高，視覺上感覺越流暢，60幀是滿幀。

由於實際運作環境是在瀏覽器中，因此效能也取決於JavaScript解釋器的效率，指定的FPS幀速在低效能解釋器中可能不會達到，所以這部分不是開發者能夠決定的，開發者能作的是盡可能透過優化，在低階設備或低效能瀏覽器中，提升FPS幀速。

LayaAir引擎在每個畫面都會重繪，在效能最佳化時，除了關注每幀執行邏輯程式碼帶來的CPU消耗，還需要注意每幀呼叫繪圖指令的數量以及GPU的紋理提交次數。

第2節：基準測試

LayaAir引擎內建的效能統計工具可用於基準測試，即時偵測目前效能。開發者可以使用laya.utils.Stat類，透過Stat.show() 顯示統計面板。具體編寫程式碼如下例所示：

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渲染的統計資訊：

WebGL渲染的統計資訊：

統計參數的意義：

FPS：

每秒呈現的幀數(數字越高越好)。

使用canvas渲染時，描述欄位顯示為FPS(Canvas)，使用WebGL渲染時，描述欄位顯示為FPS(WebGL)。

Sprite：

渲染節點數量（數字越低越好）。

Sprite統計所有渲染節點（包括容器），這個數字的大小會影響引擎節點遍歷，資料組織和渲染的次數。

DrawCall：

DrawCall在canvas和WebGL渲染下代表不同的意義（越少越好）。

Canvas下表示每個畫面的繪製次數，包括圖片、文字、向量圖。盡量限制在100之下。
WebGL下表示渲染提交批次，每次準備資料並通知GPU渲染繪製的過程稱為1次DrawCall，在每1次DrawCall中除了在通知GPU的渲染上比較耗時之外，切換材質與shader也是非常耗時的操作。 DrawCall的次數是決定性能的重要指標，盡量限制在100之下。

Canvas：

三個數值－ 每幀重繪的畫布數量/ 快取類型為「normal」類型的畫布數量/ 快取類型為「bitmap」類型的畫布數量」。

CurMem：僅限WebGL渲染，表示記憶體與顯存佔用（越低越好）。 WebGL模式，我們都需要專注於DrawCall，Sprite，Canvas這三個參數，然後針對性地進行最佳化。
#物件池

物件池，涉及不斷重複使用物件。 ，將該物件放回池中，在需要新物件時可以對其進行檢索。器運行的機會，從而提高程式的運行速度。池。之後，指定的物件會被回收到池內。使用了內建物件池管理，因此在使用Handler物件時應使用Handler.create來建立回呼處理器。回呼被執行後Handler將會被物件池收回。

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

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：

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。

第4节：图形渲染性能

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。

优化DrawCall

1.对复杂静态内容设置cacheAs，能大量减少DrawCall，使用好cacheAs是游戏优化的关键。
2.尽量保证同图集的图片渲染顺序是挨着的，如果不同图集交叉渲染，会增加DrawCall数量。
3.尽量保证同一个面板中的所有资源用一个图集，这样能减少提交批次。

优化Canvas

在对Canvas优化时，我们需要注意，在以下场合不要使用cacheAs：

1.对象非常简单，比如一个字或者一个图片，设置cacheAs=bitmap不但不提高性能，反而会损失性能。
2.容器内有经常变化的内容，比如容器内有一个动画或者倒计时，如果再对这个容器设置cacheAs=bitmap，会损失性能。

可以通过查看Canvas统计信息的第一个值，判断是否一直在刷新Canvas缓存。

关于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。

下例绘制10000个文本：

Laya.init(550, 400, Laya.WebGL);
Laya.Stat.show();

var textBox = new Laya.Sprite();

var text;
for (var i = 0; i < 10000; i++)
{
    text = new Laya.Text();
    text.text = (Math.random() * 100).toFixed(0);
    text.color = "#CCCCCC";

    text.x = Math.random() * 550;
    text.y = Math.random() * 400;

    textBox.addChild(text);
}

Laya.stage.addChild(textBox);

下面是笔者电脑上的运行时截图，FPS稳定于52上下。

当我们对文字所在的容器设置为cacheAs之后，如下面的例子所示，性能获得较大的提升，FPS达到到了60帧。

// …省略其他代码… var textBox = new Laya.Sprite();
textBox.cacheAs = "bitmap"; // …省略其他代码…

文字描边

在运行时，设置了描边的文本比没有描边的文本多调用一次绘图指令。此时，文本对CPU的使用量和文本的数量成正比。因此，尽量使用替代方案来完成同样的需求。

对于几乎不变动的文本内容，可以使用cacheAs降低性能消耗，参见“图形渲染性能 – 关于cacheAs”。

对于内容经常变动，但是使用的字符数量较少的文本域，可以选择使用位图字体。

跳过文本排版，直接渲染

大多数情况下，很多文本都不需要复杂的排版，仅仅简单地显示一行字。为了迎合这一需求，Text提供的名为changeText的方法可以直接跳过排版。

var text = new Text();
text.text = "text";
Laya.stage.addChild(text);
//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）。

即使如此，实际编程中依旧会经常使用到这样的需要。

第5节：减少CPU使用量

减少动态属性查找

JavaScript中任何对象都是动态的，你可以任意地添加属性。然而，在大量的属性里查找某属性可能很耗时。如果需要频繁使用某个属性值，可以使用局部变量来保存它：

function foo()
{
    var prop = target.prop;
    // 使用prop
    process1(prop);
    process2(prop);
    process3(prop);
}

计时器

LayaAir提供两种计时器循环来执行代码块。

1. Laya.timer.frameLoop执行频率依赖于帧频率，可通过Stat.FPS查看当前帧频。

2. Laya.timer.loop执行频率依赖于参数指定时间。

当一个对象的生命周期结束时，记得清除其内部的Timer：

Laya.timer.frameLoop(1, this, animateFrameRateBased);
Laya.stage.on("click", this, dispose);
function dispose() 
{
    Laya.timer.clear(this, animateFrameRateBased);
}

获取显示对象边界的做法

在相对布局中，很经常需要正确地获取显示对象的边界。获取显示对象的边界也有多种做法，而其间差异很有必要知道。

1.使用getBounds/ getGraphicBounds。、

var sp = new Sprite();
sp.graphics.drawRect(0, 0, 100, 100, "#FF0000");
var bounds = sp.getGraphicBounds();
Laya.stage.addChild(sp);

getBounds可以满足多数多数需求，但由于其需要计算边界，不适合频繁调用。

2.设置容器的autoSize为true。

var sp = new Sprite();
sp.autoSize = true;
sp.graphics.drawRect(0, 0, 100, 100, "#FF0000");
Laya.stage.addChild(sp);

上述代码可以在运行时正确获取宽高。autoSize在获取宽高并且显示列表的状态发生改变时会重新计算（autoSize通过getBoudns计算宽高）。所以对拥有大量子对象的容器应用autoSize是不可取的。如果设置了size，autoSize将不起效。

使用loadImage后获取宽高：

var sp = new Sprite();
sp.loadImage("res/apes/monkey2.png", 0, 0, 0, 0, Handler.create(this, function()
{
	console.log(sp.width, sp.height);
}));
Laya.stage.addChild(sp);

loadImage在加载完成的回调函数触发之后才可以正确获取宽高。

3.直接调用size设置：

Laya.loader.load("res/apes/monkey2.png", Handler.create(this, function()
{
	var texture = Laya.loader.getRes("res/apes/monkey2.png");
	var sp = new Sprite();
	sp.graphics.drawTexture(texture, 0, 0);
	sp.size(texture.width, texture.height);
	Laya.stage.addChild(sp);
}));

使用Graphics.drawTexture并不会自动设置容器的宽高，但是可以使用Texture的宽高赋予容器。毋庸置疑，这是最高效的方式。

注：getGraphicsBounds用于获取矢量绘图宽高。

根据活动状态改变帧频

帧频有三种模式，Stage.FRAME_SLOW维持FPS在30；Stage.FRAME_FAST维持FPS在60；Stage.FRAME_MOUSE则选择性维持FPS在30或60帧。

有时并不需要让游戏以60FPS的速率执行，因为30FPS已经能够满足多数情况下人类视觉的响应，但是鼠标交互时，30FPS可能会造成画面的不连贯，于是Stage.FRAME_MOUSE应运而生。

下例展示以Stage.FRAME_SLOW的帧率，在画布上移动鼠标，使圆球跟随鼠标移动：

Laya.init(Browser.width, Browser.height);
Stat.show();
Laya.stage.frameRate = Stage.FRAME_SLOW;

var sp = new Sprite();
sp.graphics.drawCircle(0, 0, 20, "#990000");
Laya.stage.addChild(sp);

Laya.stage.on(Event.MOUSE_MOVE, this, function()
{
	sp.pos(Laya.stage.mouseX, Laya.stage.mouseY);
});

此时FPS显示30，并且在鼠标移动时，可以感觉到圆球位置的更新不连贯。设置Stage.frameRate为Stage.FRAME_MOUSE：

Laya.stage.frameRate = Stage.FRAME_MOUSE;

此时在鼠标移动后FPS会显示60，并且画面流畅度提升。在鼠标静止2秒不动后，FPS又会恢复到30帧。

使用callLater

callLater使代码块延迟至本帧渲染前执行。如果当前的操作频繁改变某对象的状态，此时可以考虑使用callLater，以减少重复计算。

考虑一个图形，对它设置任何改变外观的属性都将导致图形重绘：

var rotation = 0,
	scale = 1,
	position = 0;

function setRotation(value)
{
	this.rotation = value;
	update();
}

function setScale(value)
{
	this.scale = value;
	update();
}

function setPosition(value)
{
	this.position = value;
	update();
}

function update()
{
	console.log('rotation: ' + this.rotation + '\tscale: ' + this.scale + '\tposition: ' + position);
}

调用以下代码更改状态：

setRotation(90); setScale(2); setPosition(30);

控制台的打印结果是

rotation: 90 scale: 1 position: 0
rotation: 90 scale: 2 position: 0
rotation: 90 scale: 2 position: 30

update被调用了三次，并且最后的结果是正确的，但是前面两次调用都是不需要的。

尝试将三处update改为：

Laya.timer.callLater(this, update);

此时，update只会调用一次，并且是我们想要的结果。

图片/图集加载

在完成图片/图集的加载之后，引擎就会开始处理图片资源。如果加载的是一张图集，会处理每张子图片。如果一次性处理大量的图片，这个过程可能会造成长时间的卡顿。

在游戏的资源加载中，可以将资源按照关卡、场景等分类加载。在同一时间处理的图片越少，当时的游戏响应速度也会更快。在资源使用完成后，也可以予以卸载，释放内存。

第6节：其他优化策略

1.减少粒子使用数量，在移动平台Canvas模式下，尽量不用粒子；

2.在Canvas模式下，尽量减少旋转，缩放，alpha等属性的使用，这些属性会对性能产生消耗。（在WebGL模式可以使用）；

3.不要在timeloop里面创建对象及复杂计算；

4.尽量减少对容器的autoSize的使用，减少getBounds()的使用，因为这些调用会产生较多计算；

5.尽量少用try catch的使用，被try catch的函数执行会变得非常慢；

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