双缓冲的原理_binding buffer的作用

双缓冲的原理_binding buffer的作用一、双缓冲作用双缓冲甚至是多缓冲,在许多情况下都很有用


一、双缓冲作用
     
     双缓冲甚至是多缓冲,在许多情况下都很有用。一般需要使用双缓冲区的地方都是由于“生产者”和“消费者”供需不一致所造成的。这样的情况在很多地方后可能会发生,使用
多缓冲可以很好的解决。我举几个常见的例子:

    
例 1. 在网络传输过程中数据的接收,有时可能数据来的太快来不及接收导致数据丢失。这是由于“发送者”和“接收者”速度不一致所致,在他们之间安排一个或多个缓冲区
来存放来不及接收的数据,让速度较慢的“接收者”可以慢慢地取完数据不至于丢失。

    
 例2. 再如,计算机中的三级缓存结构:外存(硬盘)、内存、高速缓存(介于CPU和内存之间,可能由多级)。从左到右他们的存储容量不断减小,但速度不断提升,当然价格也是
越来越贵。作为“生产者”的 CPU 处理速度很快,而内存存取速度相对CPU较慢,如果直接在内存中存取数据,他们的速度不一致会导致 CPU  能力下降。因此在他们之间又增加的
高速缓存来作为缓冲区平衡二者速度上的差异。

     
例3. 在图形图像显示过程中,计算机从显示缓冲区取数据然后显示,很多图形的操作都很复杂需要大量的计算,很难访问一次显示缓冲区就能写入待显示的完整图形数据,通常需要
多次访问显示缓冲区,每次访问时写入最新计算的图形数据。而这样造成的后果是一个需要复杂计算的图形,你看到的效果可能是一部分一部分地显示出来的,造成很大的闪烁不连贯。
而使用双缓冲,可以使你先将计算的中间结果存放在另一个缓冲区中,但全部的计算结束,该缓冲区已经存储了完整的图形之后,再将该缓冲区的图形数据一次性复制到显示缓冲区。

      例1 中使用双缓冲是为了防止数据丢失,例2 中使用双缓冲是为了提高 CPU 的处理效率,而例3使用双缓冲是为了防止显示图形时的闪烁延迟等不良体验。

二、双缓冲原理

     这里,主要以双缓冲在图形图像显示中的应用做说明。  
     
    上面例3中提到了双缓冲的主要原理,这里通过一个图再次理解一下:
双缓冲的原理_binding buffer的作用

双缓冲的原理_binding buffer的作用
   
 图 1  双缓冲示意图

    
注意,显示缓冲区是和显示器一起的,显示器只负责从显示缓冲区取数据显示。我们通常所说的在显示器上画一条直线,其实就是往该显示缓冲区中写入数据。
显示器通过不断的刷新(从显示缓冲区取数据),从而使显示缓冲区中数据的改变及时的反映到显示器上。

     这也是显示复杂图形时造成延迟的原因,比如你现在要显示从屏幕中心向外发射的一簇射线,你开始编写代码用一个循环从0度开始到360度,每隔一定角度画一条从圆
心开始向外的直线。你每次画线其实是往显示缓冲区写入数据,如果你还没有画完,显示器就从显示缓冲区取数据显示图形,此时你看到的是一个不完整的图形,然后你
继续画线,等到显示器再次取显示缓冲区数据显示时,图形比上次完整了一些,依次下去直到显示完整的图形。你看到图形不是一次性完整地显示出来,而是每次显示一部分,从而造成闪烁。

     原理懂了,看下 demo 就知道怎么用了。下面先介绍 Win32 API 和 C# 中如何使用双缓冲,其他环境下由于没有用到所以没写,等用到了再在下面补充,不过其他环境下
过程也基本相似。

三、双缓冲使用 (Win32 版本)
    

LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
	HDC hDC, hDCMem;
	HBITMAP hBmpMem, hPreBmp;
	switch (message)
	{
	case WM_PAINT:
		hDC = BeginPaint(hWnd, &ps);
		
		/* 创建双缓冲区 */
		// 创建与当前DC兼容的内存DC
		hDCMem = CreateCompatibleDC(hDC);		
		// 创建一块指定大小的位图
		hBmpMem = CreateCompatibleBitmap(hDC, rect.right, rect.bottom);		
		// 将该位图选入到内存DC中,默认是全黑色的
		hPreBmp = SelectObject(hDCMem, hBmpMem);	
		
		/* 在双缓冲中绘图 */
		// 加载背景位图
		hBkBmp = LoadBitmap(hInst, MAKEINTRESOURCE(IDB_BITMAP1));	
		hBrush = CreatePatternBrush(hBkBmp);
		GetClientRect(hWnd, &rect);
		FillRect(hDCMem, &rect, hBrush);
		DeleteObject(hBrush);
		
		/* 将双缓冲区图像复制到显示缓冲区 */
		BitBlt(hDC, 0, 0, rect.right, rect.bottom, hDCMem, 0, 0, SRCCOPY);
		
		/* 释放资源 */
		SelectObject(hDCMem, hPreBmp);
		DeleteObject(hMemBmp);
		DeleteDC(hDCMem);
		EndPaint(hWnd, &ps);
		break;
	}
}

    使用 Win32 版本时注意释放资源,释放顺序与创建顺序相反。我在使用过程中不小心遗漏了一句上面的 “DeleteObject(hMemBmp);”导致图形显示一段时间后就卡死了,
查看内存使用发现内存随时间推移飙升,加上上面这句代码后,就没这个问题了。这也再次提醒我们释放资源是多么重要,成对编程的习惯是多么重要。

双缓冲的原理_binding buffer的作用

双缓冲的原理_binding buffer的作用
图 2  处理几次
WM_PAINT
消息后内存变化图

     在使用过程中,如果想更新使用双缓冲区显示的区域,可以使用 InvalidateRect(hWnd, &rect, 
FALSE); ,这里要注意第三个参数一定要设置成 FALSE ,第三个参数表示更新第二个
参数指定的区域时是否擦除背景,因为使用双缓冲技术时是直接复制整个缓冲区数据到显示缓冲区,因此无论原有缓冲区里面有什么都会被覆盖,因此第三个参数设置成 FALSE 有
助于提高新能。更主要的原因是,如果先擦除原有缓冲区,会导致中间有一瞬间显示缓冲区被清空(显示为默认背景色),然后等到复制了双缓冲区的数据后再显示新的图像,这将导致闪烁!
这与使用双缓冲的本意相违背,所以要注意这一点。

四、双缓冲使用 (MFC 版本)


void CGame2Dlg::OnPaint(){     CPaintDC dc(this); // device context for painting     CRect rect;     GetClientRect(&rect);     // 创建内存DC     CDC memDC;     memDC.CreateCompatibleDC(&dc);     // 创建内存位图     CBitmap bmp;     bmp.CreateCompatibleBitmap(&memDC, rect.right - rect.left, rect.bottom - rect.top);     // 将位图选入DC     memDC.SelectObject(&bmp);     // 绘图     m_pGameEngine->Show(memDC.m_hDC);     // 将后备缓冲区中的图形拷贝到前端缓冲区     dc.BitBlt(0, 0, rect.right - rect.left, rect.bottom - rect.top, &memDC, 0, 0, SRCCOPY);}


五、双缓冲使用 (C# 版本)

public void Show(System.Windows.Forms.Control control)
{
    Graphics gc = control.CreateGraphics();
    // 创建缓冲图形上下文 (类似 Win32 中的CreateCompatibleDC)
    BufferedGraphicsContext dc = new BufferedGraphicsContext(); 
    // 创建指定大小缓冲区 (类似 Win32 中的 CreateCompatibleBitmap)
    BufferedGraphics backBuffer = dc.Allocate(gc, new Rectangle(new Point(0, 0), control.Size));     
    gc = backBuffer.Graphics;             // 获取缓冲区画布        
    /* 像使用一般的 Graphics 一样绘图 */
    Pen pen = new Pen(Color.Gray);
    foreach (Step s in m_steps)
    {
        gc.DrawLine(pen, s.Start, s.End);
    }
    
    // 将双缓冲区中的图形渲染到指定画布上 (类似 Win32 中的)BitBlt
    backBuffer.Render(control.CreateGraphics());   
}

其他版本后续用到时再补充。


参考资料:

文中用到的 Win32 API 在MSDN中的说明:
CreateCompatibleDC
CreateCompatibleBitmap 
BitBlt

C# 中使用double buffer 
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms229622(v=vs.110).aspx

今天的文章双缓冲的原理_binding buffer的作用分享到此就结束了,感谢您的阅读。

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 举报,一经查实,本站将立刻删除。
如需转载请保留出处:https://bianchenghao.cn/72402.html

(0)
编程小号编程小号

相关推荐

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注