c# - 线程实践。建模应用

Question

情况是这样的——我在 C#(WPF) 上制作了一些数学建模应用程序，以实时矢量图形显示它的结果。数学做得很好(迭代过程，每帧绘图)，但存在问题 - 当我使用额外的线程进行计算时，绘制结果应该使用 Dispatcher.BeginInvoke(每一帧!)这是一个非常昂贵的操作(分析表明它花费了将近 30% 的时间)。但是，如果我尝试在 UI 线程中完成所有操作，我只会看到最后一帧(正如预期的那样)。

计算和显示结果是应用程序的唯一任务，所以在建模期间我什至不需要 GUI 来响应 - 但我需要实时显示结果...

所以我想避免 BeginInvoke 并同时显示结果，但我没有找到办法。任何想法如何以这种方式安排计算？图形显示在一些空的 FrameworkElement 中的 DrawingVisual 中。

谢谢

Answer 1

选项 1:渲染事件

在单独的线程上进行计算，但将更改排队到 UI 并在渲染事件上更新它们。它看起来像这样:

PresentationSource.FromVisual(window).CompositionTarget.Rendering += (obj, e) =>
{
  foreach(var update in _queue)
    UpdateUI(update);
}

此代码假定 _queue 是一个线程安全(同步)队列。您可以创建这样的队列类或下载一个。或者，您可以用“lock(_queue)”包围“foreach”。

这比 Dispatcher.BeginInvoke() 更好的原因是:1. 它在每帧之前调用，因此如果帧速率下降，它被调用的频率较低，以及 2. 它分批处理更改。

选项 2:多个 UI 线程

您可以使用单独的 hWnd 在单独的线程上运行一部分 UI。您可以为此使用 WindowsFormsIntegration 或使用一些 Win32 魔法。这是一种方法:

1. 在新线程中，构造窗口并显示它(不要忘记 Appliation.Run())
2. 显示新窗口后，使用 ((HwndSource)PresentationSource.FromVisual(window)).Handle 获取 hWnd
3. 使用 Monitor 或 ManualResetEvent 将 hWnd 传回主 UI 线程
4. 使用 WindowsFormsHost 为 hWnd 构造一个容器并将其添加到您的 UI
5. 处理主 UI 中的调整大小事件，将它们向下传递到包含的窗口

选项 3:动画

您可以创建自己的自定义动画派生类来为您的 UI 项目设置动画。这些可以使用从模型中预先计算的数据。这样做的好处是精确的时间同步:每次调用您的代码时，它都确切地知道“何时”(在动画时间中)计算位置。因此，如果其他一些程序占用了 CPU 或 GPU 一秒钟并减慢了帧速率，动画仍会以较低的帧速率平稳进行。

为此，继承 DoubleAnimationBase 并覆盖 GetCurrentValueCore() 以执行您的自定义计算，并结合所需的 Clone() 和 CreateInstanceCore() 覆盖。然后使用它为您的属性设置动画。

如果简单地为现有对象的 Double 属性设置动画是不够的，可以创建一个动画来生成整个对象，例如 Geometry、Geometry3D、Drawing、Drawing3D 甚至 UIElement。为此，子类化 AnimationTimeline 并与其他方法一起覆盖 GetCurrentValue()。

使用动画的优势与渲染事件相同，除了您可以让 WPF 为您处理所有时钟同步和重播速度问题，而不是您自己处理。如果您可以只为正在更改的属性设置动画，还可能会减少代码量。