HTML5游戏开发 之 循环的控制(2)

3) 如何调试帧率

理想的状态是，将游戏控制在60帧，这样充分利用显示器的能力，为用户提供流畅的画面。但是，通常情况下还是比较困难的，随着游戏逻辑的复杂性，帧率一般情况下都会下降。如果可以有一种可视化的方法，帮助开发者去观察每次RequestAnimationFrame的执行时间，可以让开发者及时的发现一些耗时的操作，尽量保证每次RequestAnimationFrame的执行时间控制在16ms内完成。

虽然目前还没有发现同一的方法，但是Chrome提供了abut:tracing的标签页，可以辅助开发者，去一探RequestAnimationFrame的究竟。不过，困难的是，如果想完全读懂 about:tracing，需要对于chrome的架构以及渲染方式非常熟悉，在加上GPU的原因，很难一下子完全理解整个页面。

这里介绍一个简单的用法，如下图，是从我的同事Seth的Blog中复制的图片，（如果想了解更多内容，可以参考Box2D, Web workers, Better performance），可以注意到，图中有两个红线，红线之间的间隔是16毫秒，相信很容易想到，这是每帧执行的最佳时间。在about:tracing页面中，双击每个方块，可以放大并出现每个函数的名字，按G，就可以立即出现两边的红线。里面有个泛蓝色的模块，标志WebViewImp:animate，它就是负责执行RquestAnimationFrame，貌似它的执行时间没有超过16ms，但是不幸的，因为在执行完RequestAnimationFrame之后，浏览器还对于需要渲染的元素，执行组装和渲染操作，很明显下图中的渲染时间，超过了红线的范围，也就是超过了16ms，图形渲染的效率自然会降低到60帧一下。

通过这个例子，可以看出，并不是把RequestAnimationFrame的执行时间控制在16ms以内，就可以得到60帧率的渲染。还需要整体考虑，RequstAnimationFrame引起了多少元素的渲染，以及多大程度的重绘。

about:tracing是非常好用的页面，有更多兴趣的同学，还请耐心学习chrome的渲染方式：
Trace Event Profiling Tool (about:tracing)

4) 页面显示API

RequestAnimationFrame很重要的优点，就是在Tab没有被显示的时候，可以暂停执行，不消耗CPU资源。对于大部分的动画需求，是没有问题的，但是也不能适应于所有的场景，举个例子，现在很多攻防类的游戏，在进攻其他家城堡的时候，可以派兵进行打仗。两军对阵的场景，通常是一段设计好的动画，有时候动画的时间还比较长，很多玩家会切换到其他页面，用户的本意是在其他网页等待对战结束。而RequestAnimationFrame控制的动画循环，会因为切换到其他页面，暂停执行，从而违背了设计的初衷，也违背用户的一些习惯。可以从程序逻辑上避开这个问题，比如人为加入一些计时器，按照时间播放相关的动画，但是这样容易和主程序的循环出现逻辑上的混乱。幸运的是，HTML5提供了Page Visibility的API。这个API可以在Tab被切换的时候，产生一定的回调，从而可以让开发者明确知道，目前页面处于哪种显示的状态。

function handleVisibilityChange() {
if (document.webkitHidden) {
if (playAnimation is true)
//continue to do this animation
}
}
document.addEventListener(“webkitvisibilitychange”, handleVisibilityChange, false);

1. 上面是一段简单的代码，在发现页面不被显示的时候，可以执行一些必须被执行的动画。



5) Webworker的作用


3. 现在很多的游戏，都利用到了Box2d或者其他重力引擎，而这种重力引擎的计算，相当耗费时间，如果将这些计算放在RequestAnimationFrame里面，很容易就会将每次执行的时间，超过16ms。最好可以将这类高成本的计算，放在一个单独的线程，每次RequestAnimationFrame只需要取到结果就可以了。

HTML5的webworker，刚好可以承担这个角色。如上图，是一个简单的设计图，box2d重力引擎，作为独立计算的单元，存在于webworker内部，利用setTimeout作为循环控制。在外部，RequestAnimationFrame控制动画的显示。

具体的代码和例子，可以参考：Box2D and Web workers for JavaScript developers

6) 毫秒精度的用处

RequestAnimationFrame最近刚推出了新的功能，可以提供微妙级别的精度，这个有什么用处呢？按照前面的说法，每秒60帧的显示，每帧的具体时间为（1000毫秒/60），大约为16.67毫秒。如果只有毫米级别的精度，为了有效的控制RequestAnimationFrame的执行时间，只能以整毫秒的精度，对RequestAnimationFrame进行检查，也就说，假设RequestAnimationFrame计划在5.5毫秒后执行，如果执行到某一步，发现当前时间已经是5毫秒，虽然理论上也许还有0.5毫秒的时间可以使用，但是不能在进行下一步的。现在有了微秒级别的精度，可以做更精细的控制。下图的解释比较形象，上面是16.667每帧可以执行的时间，下面是整毫秒数标志的时间，显然下面的图，会浪费很多的时间片。

目前，在chrome中，是通过window.performance.webkitNow()获得高精度的时间的，相信不久的将来，很快就会变成标准performance.now()。

（未完待续）

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