实例化数据管理

本文关键字：数据管理 实例化 | 更新日期: 2023-09-27 18:13:02

我试图用实例化来绘制几千个粒子。它可以工作，而且速度很快，但是我有一个瓶颈使整个程序变慢。

我的Particle类类似于:

public class Particle
{
    public Vector2 Position;
    //More data not used for drawing
    //....
}

现在在我的DrawLoop()中，我得到了这样的内容:

Vector2[] instanceData = new Vector2[numParticles];
public void Draw()
{
    for(int i = 0; i < numParticles; ++i)
        instanceData[i] = Particles[i].Position; //THAT'S the slow part
    instanceBuffer.SetData(instanceData);
    //Now draw VertexBuffer using instancing
    //...
}

我试过使用Parallel.For，但它没有加快速度，因为我有8000个粒子。此外，我还查看了MSDN的particlesystem示例。但是他们的Particle结构体只包含绘制粒子的数据，并且位置是在着色器中计算的。然而，我需要一些算法的额外数据。

我想不出一个类的设计，所以我不需要每一帧都给数组分配粒子的位置

实例化数据管理

由于这个问题最终是由所使用的数据结构引起的，所以让我为您提供一种常见的替代链表的方案，用于此类场景。

链表通常不是存储粒子的好主意，原因有两个:第一，你不能有效地随机访问它们，正如你在这里发现的;第二，链表的引用局部性很差。考虑到粒子系统的性能要求，后一点可能是致命的。

标准列表具有更好的引用局部性，但正如你所发现的，添加和删除项目可能很慢，这是你在粒子引擎中经常做的事情。

我们可以改进吗?

让我们从比列表更基本的东西开始，一个简单的数组。为了简单起见，让我们对引擎中的粒子数量进行硬性限制(我们稍后会纠正这个问题)。

private const Int32 ParticleCount = 8000;
private readonly Particle[] particles = new Particle[ParticleCount];
private Int32 activeParticles = 0;

假设你有空间，你总是可以在常量时间内将一个粒子添加到数组的末尾:

particles[activeParticles++] = newParticleData;

但是移除一个粒子是O(n)，因为它之后的所有粒子都需要向下移动:

var indexOfRemovedParticle = 12;
particles.RemoveAt(indexOfRemovedParticle);
activeParticles--;

在常数时间内我们还能做什么?我们可以移动粒子:

particles[n] = particles[m];

我们可以用它来提高我们的性能吗?

是的!将remove操作更改为move操作，则O(n)变为O(1):

var indexOfRemovedParticle = 12;
var temp = particles[indexOfRemovedParticle];
particles[indexOfRemovedParticles] = particles[activeParticles - 1];
particles[activeParticles - 1] = temp;
activeParticles--;

我们划分数组:开始的所有粒子都是活动的，最后的所有粒子都是不活动的。因此，要删除一个粒子，我们所要做的就是将它与最后一个活动粒子交换，然后减少活动粒子的数量。

(注意，您需要在要删除的粒子数组内的索引。如果你要搜索这个，你最终会回到O(n)时间;然而，由于粒子通常的工作流程是"循环遍历整个列表，更新每个粒子，如果它是死的，就从列表中删除它"，你通常会得到"free"的死粒子索引。

现在，这都是假设一个固定数量的粒子，但如果你需要更多的灵活性，你可以用同样的方式解决这个问题List<T>类:每当你用完空间，只需分配一个更大的数组，并复制所有的东西到它。

该数据结构提供快速插入和删除、快速随机访问和良好的引用局部性。后者可以通过将Particle类制作成一个结构来进一步改进，这样所有的粒子数据将连续存储在内存中。

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