如何提高在两个窗口中完成的 wpf GUI 主线程的性能

Question

我有一个 wpf 应用程序，它有 mainWindow 创建在辅助监视器上显示的 _otherWindow。两个窗口都有需要随时间变化的元素。 （mainWindow 更新 Image 和 plots 图表，最后 _otherWindow 更新 shape 位置，具体取决于某些计算）。

我的问题是什么？好吧，我正在Thread 中逐帧阅读视频（但是我想允许使用相机拍摄的流）。当我在特定时间内每帧更新 GUI 时，应用程序的负载越来越大，而且速度越来越慢......

我意识到评论 mainWindow updating Image 或评论 _otherWindow updating shape position 代码可以使应用程序运行良好，但问题是它们一起运行时。

这里有详细的说明

首先我计算_otherWindow 内部的一些东西并计算shape 的位置。 然后我计算一些与image 和update frame 相关的东西，将一些东西添加到bitmap 然后我在_otherWindow 中更新形状的位置 最后我绘制结果（绘图需要从mainWindow 和_otherWindow 获得的数据） 为此，我使用任务并等待它们。

我有这个：

private Thread _camera;
private void CaptureVideo()
{
    _camera = new Thread(CaptureVideoCallback)
    {
        Priority = ThreadPriority.Highest
    };
    _camera.Start();
}


private VideoCapture _capture;
private void CaptureVideoCallback()
{
    //some computing here read from a video file...
     _capture = new VideoCapture("someVideo.mp4");
    for (var i = 0; i < _capture.FrameCount; i++)
    {
        _capture.Read(_frame);
        if (_frame.Empty()) return;

        //*************task that does heavy computation in other class
        var heavyTaskOutput1 = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                _otherWindow.Dispatcher.Invoke(() =>
                {
                    ResultFromHeavyComputationMethod1 = _otherWindow.HeavyComputationMethod1();
                });
            }
        );
                
        ////*************task that does heavy computation in current class  
        var heavyTaskOutput2 = Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            ResultFromHeavyComputationMethod2 = HeavyComputationMethod2(ref _frame);
            var bitmap = getBitmapFromHeavyComputationMethod2();
            bitmap.Freeze();
            //update GUI in main thread
            Dispatcher.CurrentDispatcher.Invoke(() => ImageSource = bitmap);
        });

        ////*************wait both task to complete     
        Task.WaitAll(heavyTaskOutput1, heavyTaskOutput2 );
        
        //update _otherWindow GUI 
        var outputGui = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                _otherWindow.Dispatcher.Invoke(() =>
                {
                    _otherWindow.UpdateGui();
                });
            }
        );
        outputGui.Wait();

        
        ////*************plot in a char using gotten results, UPDATE GUI
        Task.Run(() =>
        {
            PlotHorizontal();
        });    
    }
} 

什么是加快速度的好方法？ 我的意思是我知道 GUI 的东西需要在主线程上完成，但这会减慢速度。

编辑

按照 Clemens 的建议更改了代码：

//*************task that does heavy computation in other class
var heavyTaskOutput1 = Task.Run(() =>
    {
        ResultFromHeavyComputationMethod1 = _otherWindow.HeavyComputationMethod1();
    }
);
        
////*************task that does heavy computation in current class  
var heavyTaskOutput2 = Task.Run(() =>
{
    ResultFromHeavyComputationMethod2 = HeavyComputationMethod2(ref _frame);
    var bitmap = getBitmapFromHeavyComputationMethod2();
    bitmap.Freeze();
    //update GUI in main thread
    Dispatcher.CurrentDispatcher.Invoke(() => ImageSource = bitmap);
});

////*************wait both task to complete     
Task.WaitAll(heavyTaskOutput1, heavyTaskOutput2);

//update _otherWindow GUI 
var outputGui = Task.Run(() =>
    {
        _otherWindow.Dispatcher.Invoke(() =>
        {
            _otherWindow.UpdateGui();
        });
    }
);
outputGui.Wait();

Answer 1

这有点难猜。你有 Visual Studio 吗？我认为即使是社区版也有一些分析功能（菜单：Analyze/Performance Profiler...）。这可能会指出一些不明显的瓶颈。

我的想法：

1. getBitmapFromHeavyComputationMethod2 似乎每次都返回一个新的位图。我无法推断它返回的实际类型，但它可能涉及半大型非托管内存分配并实现IDisposable。你可以检查你是否正确地处理了它。

2. 您可以使用WriteableBitmap，而不是为每一帧创建一个新位图吗？如果您这样做，请务必锁定和解锁它。如果需要，也许可以在两个位图之间进行 ping-pong（交替）。

3. 看来您可能正在使用您的 I/O 读取（第一个，然后另一个）序列化您的“繁重计算”。也许也以async 的形式启动读取，并在WaitAll 中等待它，以便计算和I/O 可以同时发生。这种形状的东西：

var readResult = _capture.Read(_frame);
for (...) {
    // check read result
    // ...
    // launch heavy computation

    readResult = Task.Run(() => _capture.Read(nextFrame);
    Task.WaitAll(pupilOutput, outputTest, readResult);
    _frame = nextFrame;
}

请注意，这将读取 N+1 次 N 帧——可能是您的 Read 方法没关系。