CPU侧性能优化

这一节主要是描述在typescript侧，而非C++侧的经验之谈。

• 以何种形式来进行操作：以一个三维向量举例，即Vec3，往往会在3D引擎的操作过程中大量的使用。那么有几种实现形式。

  // 直接使用原生数组，方法使用静态方法，或者挂接到该数组对象的proto中去
  const vArray = [0, 0, 0];
  
  // 直接使用原生对象，方法使用静态方法，或者挂接到该数组对象的proto中去
  const vObject = { x:0, y:0, z:0 };
  
  // 中规中矩的使用类对象，方法就是使用类的成员函数
  class Vec3 {
      x: number = 0;
      y: number = 0;
      z: number = 0;
  
      add(other:Vec3) {
          this.x += other.x,
          this.y += other.y,
          this.z += other.z;
      }
  }
  const vClass = new Vec3();

  以上三种方式那种更好呢，经过实验测试以类的形式效率最好，以object的形式次之，数组的形式最差。 这主要的原因，是因为JavaScript是一个基于prototype的一种语言：

  • 如果以类的形式定义，那么在对象初始化初期，就已经确定了xyz三个属性
  • 如果以object定义，那么是动态的属性访问了xyz
  • 如果以数组形式，那么动态的访问了以number为key的动态属性。而数组的实现是基于object的再封装。

• 对象是否需要缓存池来进行管理：依然以Vec3举例，new出来的vec3要不要缓存起来，下次再用？实际上这里不能一概而论，我们需要区分该对象是否再逻辑上是一个重度对象。

  • 对于Vec3来说，不需要写缓存池，放入缓存池中管理还有可能更慢。得益于v8引擎的内存管理器，大名鼎鼎的jcmalloc，已经解决了应用程序内存与系统内存的吞吐问题，一般程度的（如Vec3）对象分配相对于上G的底层内存分配器来说都是小打小闹，所以上层无需再封装池管理；为什么有可能会更慢呢，因为池管理封装的时候，可能要把回收的对象放到数组里面，放到链表里面，或者什么结构。那么插入删除的操作就会带来不小的开销，在大批量的复杂情况下，会直接带来帧率的下降和感官上的卡顿。
  • 对于一些重度对象，比如有一个很大的资源缓存了buffer，或者是一个GPU句柄，其背后管理了一个显存对象，那么可以使用池，池管理的并不是js对象本身，而是其背后的资源。

• 内存密集的操作是否依然有效。现在CPU分为多级缓存，所以引入CacheMissing的概念，一旦发生CacheMissing，那么就会伴随性能上的降低。如果尽量使用使用ArrayBuffer来存储数据，是否能够规避CacheMissing以提升性能呢？因为js底层的内存分配器已经帮助我们做了内存管理，所以即使是不相关的对象其本身也可能在内存上挨在一起，这一部分并不需要特殊和特别的考虑。我个人觉得使用ArrayBuffer确实能够带来内存密集的形式，但是考虑到业务的形式，并不一定非常适用，所带来的性能提升也会因为底层内存分配器的原因而打折扣（已经足够快了，写成ArrayBuffer也可能无法更快）所以还是该怎么写就怎么写，不需要统一到某一种形式上来。

  • 这里可以顺便提一句ECS模式，这种模式主打的就是数据与方法分离，因为数据在一起，可能是用SOA来替代AOS，达成内存密集的存在形式，但实际上在js中并不适用，在C++引擎底层更加适用。本身业务也很少有大规模遍历数据的形式，有也不怕，有js底层分配器兜底。

• 引用查找带来的性能降低。在复杂系统的开发中，往往是管理器持有对象，对像再持有子对象，所以当访问一个对象的时候，可能要访问好多层，如obj1.property1.info1.sub1.object，一路点过去或一路中括号。或者是有命名空间套命名空间，一路点过去找到了对应的类或函数。其实这种级联访问也是带来不小的性能损失，尤其是在密集操作的时候。印象中对这里的优化提升了10多帧。

• 使用Object还是使用Map，一些帖子会有二者在适用形式上的对比，如Map可以以任何对象做key，而object则必须是string或者number等，或者在何种使用场合选择使用那种形式。但是很少说出于性能的原因，而使用何种形式。这里贴出一个链接，帖子中做了二者在性能上的对比，但是我并不完全相信其实验结论，因为往往实验过程和他们持有的对象个数有关，如持有1千万个和持有十亿个的区别，一些在C++侧的实现表明，一旦遍历的Size超出1级缓存、2级缓存会带来明显的下降。而又因为又底层分配器的原因，又因为使用场景和业务的原因，这一结论应该是模糊的。