Brushes.White 减慢图形演示的速度

Question

以下是 WPF 中 Conway 的生命游戏的（非常幼稚的）实现。这只是一个演示......

xaml:

<Window x:Class="wpf_conway_life_2013_05_19.MainWindow"
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        Title="MainWindow" Height="500" Width="500">
    <Grid>
        <Canvas Name="canvas"
            Width="auto"
            Height="auto" 
            HorizontalAlignment="Stretch"  
            VerticalAlignment="Stretch">
        </Canvas>
    </Grid>
</Window>

后面的代码：

using System;
using System.Windows;
using System.Windows.Controls;
using System.Windows.Media;
using System.Windows.Shapes;
using System.Windows.Threading;

namespace wpf_conway_life_2013_05_19
{
    public partial class MainWindow : Window
    {
        public MainWindow()
        {
            InitializeComponent();

            var random = new Random();

            var data = new int[100, 100];

            var dataB = new int[100, 100];

            Func<int, int, int> at = (x, y) =>
                {
                    if (x < 0) x = 100 + x;
                    if (x >= 100) x = x % 100;
                    if (y < 0) y = 100 + y;
                    if (y >= 100) y = y % 100;

                    return data[x, y];
                };

            for (var x = 0; x < 100; x++)
                for (var y = 0; y < 100; y++)
                    data[x, y] = random.Next(2);

            var rectangles = new Rectangle[100, 100];

            for (var x = 0; x < 100; x++)
                for (var y = 0; y < 100; y++)
                {
                    rectangles[x, y] = new Rectangle();

                    canvas.Children.Add(rectangles[x, y]);
                }

            canvas.SizeChanged += (s, e) =>
                {
                    for (var x = 0; x < 100; x++)
                    {
                        for (var y = 0; y < 100; y++)
                        {
                            rectangles[x, y].Width = canvas.ActualWidth / 100;
                            rectangles[x, y].Height = canvas.ActualHeight / 100;

                            Canvas.SetLeft(rectangles[x, y], (canvas.ActualWidth / 100) * x);
                            Canvas.SetTop(rectangles[x, y], (canvas.ActualHeight / 100) * y);
                        }
                    }
                };

            Action macroStep = () =>
                {
                    dataB = new int[100, 100];

                    for (var x = 0; x < 100; x++)
                    {
                        for (var y = 0; y < 100; y++)
                        {
                            var neighbors = 0;

                            for (var i = -1; i <= 1; i++)
                                for (var j = -1; j <= 1; j++)
                                    if (i == 0 && j == 0)
                                        continue;
                                    else
                                        neighbors += at(x + i, y + j);

                            dataB[x, y] = data[x, y];

                            if (neighbors < 2) dataB[x, y] = 0;
                            if (neighbors == 3) dataB[x, y] = 1;
                            if (neighbors > 3) dataB[x, y] = 0;

                            rectangles[x, y].Fill = dataB[x, y] == 0 ? new SolidColorBrush(new Color()) : Brushes.Black;
                        }
                    }

                    data = dataB;
                };

            var timer = new DispatcherTimer();

            timer.Tick += (s, e) => macroStep();

            timer.Start();
        }
    }
}

它是这样的：

如果我将new SolidColorBrush(new Color()) 替换为Brushes.White，程序运行速度会慢得多。为什么？

我正在使用 2010 Express 在 Windows 7 64 位上进行测试。

Answer 1

使用Brushes.White 并没有什么特别之处。

如果您在 macroStep 事件处理程序之外定义自己的本地画笔，然后冻结它，它的行为将与使用 Brushes.White 完全相同。如果你不先冻结它，它的表现会差很多很多。

最佳性能是在每次调用宏步骤开始时，在循环之前创建一次画笔，然后将其冻结。如果您在最里面的循环中创建一个新画笔，则会显着降低速度。

此外，如果您为表现不佳的代码增加计时器的时间间隔，它实际上会解决性能问题。我的猜测是，每次完成渲染后，都会在后台线程上进行某种资源清理，这与画笔的内部结构有关，但它无法进行清理，因为你正在右转并在下一次迭代中使用画笔。为了证明这一点，我创建了一个画笔池，并且每次都使用不同的画笔：

SolidColorBrush[] brushes = new SolidColorBrush[2];
for (int i = 0; i < brushes.Length; i++)
{
    var brush = new SolidColorBrush(new Color());
    brush.Freeze();
    brushes[i] = brush;
}
int brushIx = 0;

Action macroStep = () =>
{
    dataB = new int[100, 100];
    var brush = brushes[brushIx++ % brushes.Length];
...
    rectangles[x, y].Fill = dataB[x, y] == 0
        ? brush
        : Brushes.Black;
    data = dataB;
};

如果您将画笔数量设置为 1，这将产生与使用 Brushes.White 相同的行为。但如果您将其设置为 2 或更多，您将获得您期望的性能。

Answer 2

因为new Color() 的 alpha 值为零，这意味着 WPF 不必渲染它，因为它是完全透明的 - 另一方面，白色的 alpha 是 255，这意味着它必须是完全纯白色渲染。