java - 简单的 Java 游戏循环的 CPU 使用率非常高

Question

我一直在学习游戏设计的原理，并在许多教程的帮助下用 Java 制作了这个游戏循环。它现在所做的就是将草 block 渲染到 JFrame 上:

public class Game extends JPanel implements Runnable {

String title;
int height;
int width;

boolean ps;

private int ticks;  
private JPanel p;
private BufferStrategy bs;
private Graphics g;
private boolean running = false;
private Thread thread;  
private Frame frame;
private KeyHandler keyHandler;

public Game(String title, int width, int height){
    this.width = width;
    this.height = height;
    this.title = title;
    keyHandler = new KeyHandler();
}

private void init() {
    TileHandler.init();
    frame = new Frame(title, height, width);
    frame.getFrame().addKeyListener(keyHandler);
}

private void tick() {
    // KeyHandler.tick();

    // updates game logic       
}

private void render() {
    render(g);      
}

private void render (Graphics g) {  
    bs = frame.getCanvas().getBufferStrategy();
    if(bs == null){
        frame.getCanvas().createBufferStrategy(3);
        return;
    }
    g = bs.getDrawGraphics();
    g.clearRect(0, 0, width, height);   

    g.drawImage(TileHandler.grass, keyHandler.getPlayerX(), 
    keyHandler.getPlayerY(), null);

    bs.show();
    g.dispose();
}

@Override
public void run() {

    int x = 4;
    init();
    int fps = 60;  // target
    double tickTime = 1000000000 / fps; // time per 1 frame
    double delta = 0;   
    long timer = 0;

    long startTime = System.nanoTime();
    long endTime;

    while (x == 4) {
        endTime = System.nanoTime();
        delta += (endTime - startTime) / tickTime;
        timer += endTime - startTime;
        startTime = endTime;

        if (delta >= 1) {
            ticks++;
            render();
            delta--;
        }
        if(timer >= 1000000000){
            ticks = 0;
            timer = 0;
        }
    }
}

public int getTicks() {
    return ticks;
}

public synchronized void startThread() {
    // Start the thread
    if (!running) {             // if not already 

        running, you can begin
        running = true;
        thread = new Thread(this); //Run THIS class on a 

        new thread
        thread.start();
    }
    else {  // safety measure
        return;
    }
}

public void stopThread() {
    if (!running) {
        return;
    }
    running = false;
    try {
        thread.join(); //Method stops the thread
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }

}

}

它工作得很好，我可以让它以稳定的 60 FPS 运行，唯一的问题是它占用了太多的 CPU。平均而言，它使用大约 50% 的 CPU 并减慢我计算机的其余部分 - Minecraft 在我的笔记本电脑上使用大约相同的 CPU!我知道问题出在上面代码中的游戏循环中。

所以我只是想了解导致这种情况发生的原因。我确实尝试使用分析器，但仍然无法找出导致问题的原因。

Answer 1

好吧，给出最简单的答案:循环的运行速度与 CPU 能够处理的速度一样快。我假设您有一个带有两个核心的 CPU，因此主循环线程正在使用它可以尽快运行循环的每一点计算能力，从而阻塞两个核心之一 (50%)。

一种解决方案是计算每次迭代需要多长时间，并 hibernate 一段时间，直到下一次迭代开始。这是一个伪代码:

while(running) {
    long startTime = getTime();

    update();
    render();

    long endTime = getTime();
    long elapsedTime = endTime - startTime;
    Thread.sleep(TARGET_FRAME_TIME - elapsedTime); //sleep to yield unneeded CPU usage
}

此外，如果您不使用 LWJGL 或 JOGL 等 OpenGL 库，您将无法获得非常好的性能。我不知道你的游戏是什么，但 60fps 可能是 Swing 的上限。

我建议您学习游戏用JavaFX，因为它使用硬件加速进行渲染，并且可以处理相对复杂的应用程序120fps+。它还提供Timeline和 AnimationTimer游戏循环设计类。