多线程在游戏中共享资源，需要一些想法的反馈

MultiThread in Games sharing resources, Need some feedback on a idea

本文关键字：游戏 共享资源 多线程      更新时间：2023-10-16

我最近开始了一个制作游戏的项目（我有点新），我开始思考如何实现多线程来提高性能。

假设你在一个游戏中有一个单位，它有一个位置x和y。这个位置是由一个线程从互联网上更新的，另一个线程使用x,y来渲染单元的图形（它必须知道它在哪里）。

现在假设您在这些变量上放置了一个互斥对象或sephamore（有点不确定哪一个是最好的）。当然，问题出在渲染线程上。你不能停下来等待，比赛会变得滞后。不过，这对互联网线程来说不是问题。除非出了什么问题，否则再过几毫秒对更新游戏无关紧要。

所以我在想如何解决这个问题，我有了一个主意。假设您创建了两组x,y（从现在起，我们只使用x来简化它，但您已经明白了）。所以你有x1和x2。

  • 现在互联网线程只更新了x1
  • 图形线程使用x1，然后将x2更新为其当前值

现在这个主意来了。如果x1处于来自互联网线程的锁定中，图形线程将只显示

"嘿，我等不及了。我会继续使用x2，因为这是一个很好的位置近似值。"

并且它将这样做，直到x1再次空闲。它会看起来像这样。

//Thread Graphics:
if (x1 is not locked){
    lock x1:
        use x1
    unlock x1:
    x2=x1
}else{
    use x2
}
//Thread Internet:
wait until x1 is unlocked:
lock x1:
    save data to x1
unlock x1:

现在我意识到这会占用一些额外的内存，但我认为这是值得的，至少如果你把这项技术的使用限制在关键的数据片段。

所以我的问题是：你们觉得这个主意怎么样？也许这已经是一种常见的技术了，只是我不知道它的名字。如果你对如何解决这样的问题有任何其他反馈，我将不胜感激。我认为这是大多数程序员的常见问题。

我喜欢这个想法，但我担心预测游戏中动作的后果。在我看来，你最好集中精力确保你的互斥对象保护（共享）数据在尽可能小的部分中得到保护。例如，不要在绘制过程中锁定整个对象，而是先锁定，复制所需内容，然后解锁，然后绘制。互联网方面也是如此。。。等待更新，获取更新，锁定，更新，解锁。

在我的游戏中，我在每一帧的末尾运行一个函数列表。

线程1：调用服务器以获取位置

线程2：在X，Y 上渲染对象的帧

线程2：检查来自线程1的工作。

线程2：没有工作，继续。

线程1：接收X，Y！

线程1：创建将设置最终X，Y 的工作对象

线程1：锁定线程2的工作队列。

线程1：将工作对象推送到工作队列

线程1：解锁线程2工作队列。

线程2：在X，Y 上渲染对象的帧

线程2：检查来自线程1的工作。

线程2：找到工作！正在锁定工作队列。。。

线程2：使用线程1工作设置对象X、Y。

线程2：删除工作对象

线程2：解锁工作队列

线程2：继续渲染循环

或者，也可以等待帧渲染完成，暂停片刻，更新值，然后取消暂停渲染线程。

使用额外内存不是个坏主意。

如果在处理数据时不锁定x1，则可以改进算法。

而不是这个

//Thread Graphics:
if (x1 is not locked){
    lock x1:
        use x1
    unlock x1:
    x2=x1
}else{
    use x2
}

使用类似的东西

//Thread Graphics:
if (x1 is not locked)
    lock x1:
        x2=x1
    unlock x1:
use x2

实际上，复制数据几乎正是我在某个时候（在遥远的未来）想要尝试的。这个想法在C++中也很简单。

如果实现值的基本类型（DualInt、DualFloat等）并提供所有标准运算符，则可以在内部将数据存储在两元素数组中。getter获取元素0，setter修改元素1。

诀窍在于转换它们。您所需要做的就是拥有一个读写器锁，其中getter和setter使用读写器部分，switcher使用写器部分。您可以让多个读者阅读（实际上是变老并设置新值），直到您想要切换。然后，您获取锁的写入器部分（它阻止新的读卡器并等待所有读卡器完成），并切换一个全局变量，该变量指示从哪个元素读取，向哪个元素写入。

不用大惊小怪，不用麻烦，也不用到处复制很多价值观。

这是一种维护线程安全的好方法，如果考虑双缓冲，可以进行扩展。在我参与的项目中，我们有一个线程安全的数据库，它遵循类似的原则：

  • 数据有两个副本，写缓冲区和读缓冲区
  • 每当数据库被写入时，它都会使用写缓冲区
  • 当从中读取时，它使用读取缓冲区
  • 在每帧结束时，缓冲区被交换，因此读缓冲区现在是写缓冲区，反之亦然

您应该能够在渲染线程中看到与双重缓冲的相似之处。这使我们能够在整个项目中保持线程安全。当然，代价是数据库中任何内容的内存使用量都会翻倍，因此它不适合存储大量数据。我们最大的成功通常是渲染数据和AI数据，它们只在单个线程中使用，所以这对我们来说不是什么大问题

编辑：我忘了提到第二个权衡：当我们更改数据库中的值时，它要到下一帧才会生效。这对我们来说并不是一个大问题，我们只需要确保在编写系统时牢记这一点。

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