HTML5作為新興領(lǐng)域越來越熱。然而在移動設(shè)備硬件性能弱于PC的背景下，對性能的需求顯得更為重要，而HTML5性能優(yōu)化前與優(yōu)化后有著極大的差別，如何優(yōu)化才能提高性能，對此熟知的人很少。本文以LayaAir引擎為例，通過代碼示例詳細(xì)闡述如何利用引擎對HTML5作出性能的極致優(yōu)化。

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主題包括：

• 代碼執(zhí)行基本原理
• 基準(zhǔn)測試
• 內(nèi)存優(yōu)化
• 圖形渲染性能
• 減少CPU使用量
• 其他優(yōu)化策略

第1節(jié)：代碼執(zhí)行基本原理

LayaAir引擎支持AS3、TypeScript、JavaScript三種語言開發(fā)，然而無論是采用哪種開發(fā)語言，最終執(zhí)行的都是JavaScript代碼。所有看到的畫面都是通過引擎繪制出來的，更新頻率取決于開發(fā)者指定的FPS，例如指定幀頻率為60FPS，則運行時每個幀的執(zhí)行時間為六十分之一秒，所以幀速越高，視覺上感覺越流暢，60幀是滿幀。

由于實際運行環(huán)境是在瀏覽器中，因此性能還取決于JavaScript解釋器的效率，指定的FPS幀速在低性能解釋器中可能不會達(dá)到，所以這部分不是開發(fā)者能夠決定的，開發(fā)者能作的是盡可能通過優(yōu)化，在低端設(shè)備或低性能瀏覽器中，提升FPS幀速。

LayaAir引擎在每幀都會重繪，在性能優(yōu)化時，除了關(guān)注每幀執(zhí)行邏輯代碼帶來的CPU消耗，還需要注意每幀調(diào)用繪圖指令的數(shù)量以及GPU的紋理提交次數(shù)。

第2節(jié)：基準(zhǔn)測試

LayaAir引擎內(nèi)置的性能統(tǒng)計工具可用于基準(zhǔn)測試，實時檢測當(dāng)前性能。開發(fā)者可以使用laya.utils.Stat類，通過Stat.show() 顯示統(tǒng)計面板。具體編寫代碼如下例所示：

• Stat.show(0,0); //AS3的面板調(diào)用寫法
• Laya.Stat.show(0,0); //TS與JS的面板調(diào)用寫法

Canvas渲染的統(tǒng)計信息：

WebGL渲染的統(tǒng)計信息：

統(tǒng)計參數(shù)的意義：

FPS：

• 每秒呈現(xiàn)的幀數(shù)(數(shù)字越高越好)。
• 使用canvas渲染時，描述字段顯示為FPS(Canvas)，使用WebGL渲染時，描述字段顯示為FPS(WebGL)。

Sprite：

• 渲染節(jié)點數(shù)量(數(shù)字越低越好)。
• Sprite統(tǒng)計所有渲染節(jié)點(包括容器)，這個數(shù)字的大小會影響引擎節(jié)點遍歷，數(shù)據(jù)組織和渲染的次數(shù)。

DrawCall：

• DrawCall在canvas和WebGL渲染下代表不同的意義(越少越好)。
• Canvas下表示每幀的繪制次數(shù)，包括圖片、文字、矢量圖。盡量限制在100之下。
• WebGL下表示渲染提交批次，每次準(zhǔn)備數(shù)據(jù)并通知GPU渲染繪制的過程稱為1次DrawCall，在每1次DrawCall中除了在通知GPU的渲染上比較耗時之外，切換材質(zhì)與shader也是非常耗時的操作。 DrawCall的次數(shù)是決定性能的重要指標(biāo)，盡量限制在100之下。

Canvas：

三個數(shù)值 —— 每幀重繪的畫布數(shù)量 / 緩存類型為“normal”類型的畫布數(shù)量 / 緩存類型為“bitmap”類型的畫布數(shù)量”。

CurMem：僅限WebGL渲染，表示內(nèi)存與顯存占用(越低越好)。

Shader：僅限WebGL渲染，表示每幀Shader提交次數(shù)。

無論是Canvas模式還是WebGL模式，我們都需要重點關(guān)注DrawCall，Sprite，Canvas這三個參數(shù)，然后針對性地進(jìn)行優(yōu)化。(參見“圖形渲染性能”)

第3節(jié)：內(nèi)存優(yōu)化

對象池

對象池，涉及到不斷重復(fù)使用對象。在初始化應(yīng)用程序期間創(chuàng)建一定數(shù)量的對象并將其存儲在一個池中。對一個對象完成操作后，將該對象放回到池中，在需要新對象時可以對其進(jìn)行檢索。

由于實例化對象成本很高，使用對象池重用對象可減少實例化對象的需求。還可以減少垃圾回收器運行的機(jī)會，從而提高程序的運行速度。

以下代碼演示使用

Laya.utils.Pool： 

ar SPRITE_SIGN = 'spriteSign'; 
var sprites = []; 
function initialize() 
{ 
    for (var i = 0; i < 1000; i++) 
    { 
        var sp = Pool.getItemByClass(SPRITE_SIGN, Sprite) 
        sprites.push(sp); 
        Laya.stage.addChild(sp); 
    } 
} 
initialize(); 

在initialize中創(chuàng)建大小為1000的對象池。

以下代碼在當(dāng)單擊鼠標(biāo)時，將刪除顯示列表中的所有顯示對象，并在以后的其他任務(wù)中重復(fù)使用這些對象： 

Laya.stage.on("click", this, function() 
{ 
    var sp; 
    for(var i = 0, len = sprites.length; i < len; i++) 
    { 
        sp = sprites.pop(); 
        Pool.recover(SPRITE_SIGN, sp); 
        Laya.stage.removeChild(sp); 
    } 
}); 

調(diào)用Pool.recover后，指定的對象會被回收至池內(nèi)。

使用Handler.create

在開發(fā)過程中，會經(jīng)常使用Handler來完成異步回調(diào)。Handler.create使用了內(nèi)置對象池管理，因此在使用Handler對象時應(yīng)使用Handler.create來創(chuàng)建回調(diào)處理器。以下代碼使用Handler.create創(chuàng)建加載的回調(diào)處理器：

Laya.loader.load(urls, Handler.create(this, onAssetLoaded)); 

在上面的代碼中，回調(diào)被執(zhí)行后Handler將會被對象池收回。此時，考慮如下代碼會發(fā)生什么事：

Laya.loader.load(urls, Handler.create(this, onAssetLoaded), Handler.create(this, onLoading)); 

在上面的代碼中，使用Handler.create返回的處理器處理progress事件。此時的回調(diào)執(zhí)行一次之后就被對象池回收，于是progress事件只觸發(fā)了一次，此時需要將四個名為once的參數(shù)設(shè)置為false：

Laya.loader.load(urls, Handler.create(this, onAssetLoaded), Handler.create(this, onLoading, null, false)); 

釋放內(nèi)存

JavaScript運行時無法啟動垃圾回收器。要確保一個對象能夠被回收，請刪除對該對象的所有引用。Sprite提供的destory會幫助設(shè)置內(nèi)部引用為null。

例如，以下代碼確保對象能夠被作為垃圾回收： 

var sp = new Sprite(); 
sp.destroy(); 

當(dāng)對象設(shè)置為null，不會立即將其從內(nèi)存中刪除。只有系統(tǒng)認(rèn)為內(nèi)存足夠低時，垃圾回收器才會運行。內(nèi)存分配(而不是對象刪除)會觸發(fā)垃圾回收。

垃圾回收期間可能占用大量CPU并影響性能。通過重用對象，嘗試限制使用垃圾回收。此外，盡可能將引用設(shè)置為null，以便垃圾回收器用較少時間來查找對象。有時(比如兩個對象相互引用)，無法同時設(shè)置兩個引用為null，垃圾回收器將掃描無法被訪問到的對象，并將其清除，這會比引用計數(shù)更消耗性能。

資源卸載

游戲運行時總會加載許多資源，這些資源在使用完成后應(yīng)及時卸載，否則一直殘留在內(nèi)存中。

下例演示加載資源后對比資源卸載前和卸載后的資源狀態(tài)： 

var assets = []; 
assets.push("res/apes/monkey0.png"); 
assets.push("res/apes/monkey1.png"); 
assets.push("res/apes/monkey2.png"); 
assets.push("res/apes/monkey3.png"); 
 
Laya.loader.load(assets, Handler.create(this, onAssetsLoaded)); 
 
function onAssetsLoaded() 
{ 
    for(var i = 0, len = assets.length; i < len; ++i) 
    { 
        var asset = assets[i]; 
        console.log(Laya.loader.getRes(asset)); 
        Laya.loader.clearRes(asset); 
        console.log(Laya.loader.getRes(asset)); 
    } 
} 

關(guān)于濾鏡、遮罩

嘗試盡量減少使用濾鏡效果。將濾鏡(BlurFilter和GlowFilter)應(yīng)用于顯示對象時，運行時將在內(nèi)存中創(chuàng)建兩張位圖。其中每個位圖的大小與顯示對象相同。將第一個位圖創(chuàng)建為顯示對象的柵格化版本，然后用于生成應(yīng)用濾鏡的另一個位圖：

應(yīng)用濾鏡時內(nèi)存中的兩個位圖

當(dāng)修改濾鏡的某個屬性或者顯示對象時，內(nèi)存中的兩個位圖都將更新以創(chuàng)建生成的位圖，這兩個位圖可能會占用大量內(nèi)存。此外，此過程涉及CPU計算，動態(tài)更新時將會降低性能(參見“圖形渲染性能 – 關(guān)于cacheAs)。

ColorFiter在Canvas渲染下需要計算每個像素點，而在WebGL下的GPU消耗可以忽略不計。

最佳的做法是，盡可能使用圖像創(chuàng)作工具創(chuàng)建的位圖來模擬濾鏡。避免在運行時中創(chuàng)建動態(tài)位圖，可以幫助減少CPU或GPU負(fù)載。特別是一張應(yīng)用了濾鏡并且不會在修改的圖像。

第4節(jié)：圖形渲染性能

優(yōu)化Sprite

1. 盡量減少不必要的層次嵌套，減少Sprite數(shù)量。
2. 非可見區(qū)域的對象盡量從顯示列表移除或者設(shè)置visible=false。
3. 對于容器內(nèi)有大量靜態(tài)內(nèi)容或者不經(jīng)常變化的內(nèi)容(比如按鈕)，可以對整個容器設(shè)置cacheAs屬性，能大量減少Sprite的數(shù)量，顯著提高性能。如果有動態(tài)內(nèi)容，最好和靜態(tài)內(nèi)容分開，以便只緩存靜態(tài)內(nèi)容。
4. Panel內(nèi)，會針對panel區(qū)域外的直接子對象(子對象的子對象判斷不了)進(jìn)行不渲染處理，超出panel區(qū)域的子對象是不產(chǎn)生消耗的。

優(yōu)化DrawCall

1. 對復(fù)雜靜態(tài)內(nèi)容設(shè)置cacheAs，能大量減少DrawCall，使用好cacheAs是游戲優(yōu)化的關(guān)鍵。
2. 盡量保證同圖集的圖片渲染順序是挨著的，如果不同圖集交叉渲染，會增加DrawCall數(shù)量。
3. 盡量保證同一個面板中的所有資源用一個圖集，這樣能減少提交批次。

優(yōu)化Canvas

在對Canvas優(yōu)化時，我們需要注意，在以下場合不要使用cacheAs：

1. 對象非常簡單，比如一個字或者一個圖片，設(shè)置cacheAs=bitmap不但不提高性能，反而會損失性能。
2. 容器內(nèi)有經(jīng)常變化的內(nèi)容，比如容器內(nèi)有一個動畫或者倒計時，如果再對這個容器設(shè)置cacheAs=bitmap，會損失性能。

可以通過查看Canvas統(tǒng)計信息的第一個值，判斷是否一直在刷新Canvas緩存。

關(guān)于cacheAs

設(shè)置cacheAs可將顯示對象緩存為靜態(tài)圖像，當(dāng)cacheAs時，子對象發(fā)生變化，會自動重新緩存，同時也可以手動調(diào)用reCache方法更新緩存。 建議把不經(jīng)常變化的復(fù)雜內(nèi)容，緩存為靜態(tài)圖像，能極大提高渲染性能，cacheAs有”none”，”normal”和”bitmap”三個值可選。

1. 默認(rèn)為”none”，不做任何緩存。
2. 當(dāng)值為”normal”時，canvas下進(jìn)行畫布緩存，webgl模式下進(jìn)行命令緩存。
3. 當(dāng)值為”bitmap”時，canvas下進(jìn)行依然是畫布緩存，webGL模式下使用renderTarget緩存。這里需要注意的是，webGL下renderTarget緩存模式有2048大小限制，超出2048會額外增加內(nèi)存開銷。另外，不斷重繪時開銷也比較大，但是會減少drawcall，渲染性能最高。 webGL下命令緩存模式只會減少節(jié)點遍歷及命令組織，不會減少drawcall，性能中等。

設(shè)置cacheAs后，還可以設(shè)置staticCache=true以阻止自動更新緩存，同時可以手動調(diào)用reCache方法更新緩存。

cacheAs主要通過兩方面提升性能。一是減少節(jié)點遍歷和頂點計算;二是減少drawCall。善用cacheAs將是引擎優(yōu)化性能的利器。

下例繪制10000個文本： 

Laya.init(550, 400, Laya.WebGL); 
Laya.Stat.show(); 
 
var textBox = new Laya.Sprite(); 
 
var text; 
for (var i = 0; i < 10000; i++) 
{ 
    text = new Laya.Text(); 
    text.text = (Math.random() * 100).toFixed(0); 
    text.color = "#CCCCCC"; 
 
    text.x = Math.random() * 550; 
    text.y = Math.random() * 400; 
 
    textBox.addChild(text); 
} 
 
Laya.stage.addChild(textBox); 

下面是筆者電腦上的運行時截圖，F(xiàn)PS穩(wěn)定于52上下。

當(dāng)我們對文字所在的容器設(shè)置為cacheAs之后，如下面的例子所示，性能獲得較大的提升，F(xiàn)PS達(dá)到到了60幀。 

// …省略其他代碼… var textBox = new Laya.Sprite(); 
textBox.cacheAs = "bitmap"; // …省略其他代碼… 

文字描邊

在運行時，設(shè)置了描邊的文本比沒有描邊的文本多調(diào)用一次繪圖指令。此時，文本對CPU的使用量和文本的數(shù)量成正比。因此，盡量使用替代方案來完成同樣的需求。

對于幾乎不變動的文本內(nèi)容，可以使用cacheAs降低性能消耗，參見“圖形渲染性能 – 關(guān)于cacheAs”。

對于內(nèi)容經(jīng)常變動，但是使用的字符數(shù)量較少的文本域，可以選擇使用位圖字體。

跳過文本排版，直接渲染

大多數(shù)情況下，很多文本都不需要復(fù)雜的排版，僅僅簡單地顯示一行字。為了迎合這一需求，Text提供的名為changeText的方法可以直接跳過排版。 

var text = new Text(); 
text.text = "text"; 
Laya.stage.addChild(text); 
//后面只是更新文字內(nèi)容，使用changeText能提高性能 
text.changeText("text changed."); 

 Text.changeText會直接修改繪圖指令中該文本繪制的最后一條指令，這種前面的繪圖指令依舊存在的行為會導(dǎo)致changeText只使用于以下情況：

• 文本始終只有一行。
• 文本的樣式始終不變(顏色、粗細(xì)、斜體、對齊等等)。

即使如此，實際編程中依舊會經(jīng)常使用到這樣的需要。

第5節(jié)：減少CPU使用量

減少動態(tài)屬性查找

JavaScript中任何對象都是動態(tài)的，你可以任意地添加屬性。然而，在大量的屬性里查找某屬性可能很耗時。如果需要頻繁使用某個屬性值，可以使用局部變量來保存它： 

function foo() 
{ 
    var prop = target.prop; 
    // 使用prop 
    process1(prop); 
    process2(prop); 
    process3(prop); 
} 

 計時器

LayaAir提供兩種計時器循環(huán)來執(zhí)行代碼塊。

• Laya.timer.frameLoop執(zhí)行頻率依賴于幀頻率，可通過Stat.FPS查看當(dāng)前幀頻。
• Laya.timer.loop執(zhí)行頻率依賴于參數(shù)指定時間。

當(dāng)一個對象的生命周期結(jié)束時，記得清除其內(nèi)部的Timer： 

Laya.timer.frameLoop(1, this, animateFrameRateBased); 
Laya.stage.on("click", this, dispose); 
function dispose()  
{ 
    Laya.timer.clear(this, animateFrameRateBased); 
} 

獲取顯示對象邊界的做法

在相對布局中，很經(jīng)常需要正確地獲取顯示對象的邊界。獲取顯示對象的邊界也有多種做法，而其間差異很有必要知道。

1.使用getBounds/ getGraphicBounds。、 

var sp = new Sprite(); 
sp.graphics.drawRect(0, 0, 100, 100, "#FF0000"); 
var bounds = sp.getGraphicBounds(); 
Laya.stage.addChild(sp); 

getBounds可以滿足多數(shù)多數(shù)需求，但由于其需要計算邊界，不適合頻繁調(diào)用。

2.設(shè)置容器的autoSize為true。 

var sp = new Sprite(); 
sp.autoSize = true; 
sp.graphics.drawRect(0, 0, 100, 100, "#FF0000"); 
Laya.stage.addChild(sp); 

上述代碼可以在運行時正確獲取寬高。autoSize在獲取寬高并且顯示列表的狀態(tài)發(fā)生改變時會重新計算(autoSize通過getBoudns計算寬高)。所以對擁有大量子對象的容器應(yīng)用autoSize是不可取的。如果設(shè)置了size，autoSize將不起效。

使用loadImage后獲取寬高： 

var sp = new Sprite(); 
sp.loadImage("res/apes/monkey2.png", 0, 0, 0, 0, Handler.create(this, function() 
{ 
    console.log(sp.width, sp.height); 
})); 
Laya.stage.addChild(sp); 

loadImage在加載完成的回調(diào)函數(shù)觸發(fā)之后才可以正確獲取寬高。

3.直接調(diào)用size設(shè)置： 

Laya.loader.load("res/apes/monkey2.png", Handler.create(this, function() 
{ 
    var texture = Laya.loader.getRes("res/apes/monkey2.png"); 
    var sp = new Sprite(); 
    sp.graphics.drawTexture(texture, 0, 0); 
    sp.size(texture.width, texture.height); 
    Laya.stage.addChild(sp); 
})); 

使用Graphics.drawTexture并不會自動設(shè)置容器的寬高，但是可以使用Texture的寬高賦予容器。毋庸置疑，這是最高效的方式。

注：getGraphicsBounds用于獲取矢量繪圖寬高。

根據(jù)活動狀態(tài)改變幀頻

幀頻有三種模式，Stage.FRAME_SLOW維持FPS在30;Stage.FRAME_FAST維持FPS在60;Stage.FRAME_MOUSE則選擇性維持FPS在30或60幀。

有時并不需要讓游戲以60FPS的速率執(zhí)行，因為30FPS已經(jīng)能夠滿足多數(shù)情況下人類視覺的響應(yīng)，但是鼠標(biāo)交互時，30FPS可能會造成畫面的不連貫，于是Stage.FRAME_MOUSE應(yīng)運而生。

下例展示以Stage.FRAME_SLOW的幀率，在畫布上移動鼠標(biāo)，使圓球跟隨鼠標(biāo)移動： 

Laya.init(Browser.width, Browser.height); 
Stat.show(); 
Laya.stage.frameRate = Stage.FRAME_SLOW; 
 
var sp = new Sprite(); 
sp.graphics.drawCircle(0, 0, 20, "#990000"); 
Laya.stage.addChild(sp); 
 
Laya.stage.on(Event.MOUSE_MOVE, this, function() 
{ 
    sp.pos(Laya.stage.mouseX, Laya.stage.mouseY); 
}); 

此時FPS顯示30，并且在鼠標(biāo)移動時，可以感覺到圓球位置的更新不連貫。設(shè)置Stage.frameRate為Stage.FRAME_MOUSE：

Laya.stage.frameRate = Stage.FRAME_MOUSE; 

此時在鼠標(biāo)移動后FPS會顯示60，并且畫面流暢度提升。在鼠標(biāo)靜止2秒不動后，F(xiàn)PS又會恢復(fù)到30幀。

使用callLater

callLater使代碼塊延遲至本幀渲染前執(zhí)行。如果當(dāng)前的操作頻繁改變某對象的狀態(tài)，此時可以考慮使用callLater，以減少重復(fù)計算。

考慮一個圖形，對它設(shè)置任何改變外觀的屬性都將導(dǎo)致圖形重繪： 

var rotation = 0, 
    scale = 1, 
    position = 0; 
 
function setRotation(value) 
{ 
    this.rotation = value; 
    update(); 
} 
 
function setScale(value) 
{ 
    this.scale = value; 
    update(); 
} 
 
function setPosition(value) 
{ 
    this.position = value; 
    update(); 
} 
 
function update() 
{ 
    console.log('rotation: ' + this.rotation + '\tscale: ' + this.scale + '\tposition: ' + position); 
} 

調(diào)用以下代碼更改狀態(tài)：

setRotation(90); setScale(2); setPosition(30); 

控制臺的打印結(jié)果是 

rotation: 90 scale: 1 position: 0  
rotation: 90 scale: 2 position: 0  
rotation: 90 scale: 2 position: 30 

update被調(diào)用了三次，并且最后的結(jié)果是正確的，但是前面兩次調(diào)用都是不需要的。

嘗試將三處update改為：

Laya.timer.callLater(this, update); 

此時，update只會調(diào)用一次，并且是我們想要的結(jié)果。

圖片/圖集加載

在完成圖片/圖集的加載之后，引擎就會開始處理圖片資源。如果加載的是一張圖集，會處理每張子圖片。如果一次性處理大量的圖片，這個過程可能會造成長時間的卡頓。

在游戲的資源加載中，可以將資源按照關(guān)卡、場景等分類加載。在同一時間處理的圖片越少，當(dāng)時的游戲響應(yīng)速度也會更快。在資源使用完成后，也可以予以卸載，釋放內(nèi)存。

第6節(jié)：其他優(yōu)化策略

1. 減少粒子使用數(shù)量，在移動平臺Canvas模式下，盡量不用粒子;
2. 在Canvas模式下，盡量減少旋轉(zhuǎn)，縮放，alpha等屬性的使用，這些屬性會對性能產(chǎn)生消耗。(在WebGL模式可以使用);
3. 不要在timeloop里面創(chuàng)建對象及復(fù)雜計算;
4. 盡量減少對容器的autoSize的使用，減少getBounds()的使用，因為這些調(diào)用會產(chǎn)生較多計算;
5. 盡量少用try catch的使用，被try catch的函數(shù)執(zhí)行會變得非常慢;