Unity C# Job System介紹(一) Job System總覽和多線程

C# Job System 總覽

Unity的C# Job System使用戶可以編寫與Unity其他部件交互的多線程代碼,同時讓編寫正確的代碼變得更容易。

編寫多線程代碼可以提供更好的性能表現。這包括非常明顯的幀數提升。C# job協同Burst編譯器可以提升代碼生成的質量,這也會使得移動設備電量消耗大幅度降低。

C# Job System的一個非常關鍵的方面是它可以融入Unity內部的原生Job System。這使得用戶的代碼可以和Unity共享worker threads。這種合作避免了創建更多線程,因爲這可能會造成對於CPU資源的爭搶。

關於更多的信息,可以觀看演講Unity at GDC - Job System & Entity Component System

什麼是多線程?

    What is multithreading?​docs.unity3d.com

在一個單線程的計算系統中,當輸入指令的時候,結果會在同時計算產生。加載和運行程序的時間取決於你需要CPU處理的工作的數量。What is multithreading?在一個單線程的計算系統中,當輸入指令的時候,結果會在同時計算產生。加載和運行程序的時間取決於你需要CPU處理的工作的數量。

多線程是一種編程技術,充分利用CPU的多個核心可以在同一時間處理多個不同線程的能力。任務或者指令會在同一時間執行,而不是一個接一個執行。

有一個線程會在程序開始的時候默認運行,被稱爲“主線程”。主線程創建新的線程來處理任務。這些新的線程會併發地執行,並在任務完成時向主線程同步自己的結果。

這種多線程的方法在你有幾個需要較長時間運行的任務時表現良好。但是,遊戲代碼中通常包含很多需要同時執行的短指令。如果你爲每一個指令都創建一個進程,你會因爲擁有太多短生命週期的線程而失敗。這會加劇CPU和操作系統處理能力的緊張。

線程生命週期的問題可能可以通過線程池的方式來解決。但是,即使你使用了線程池,你依然可能在同一時間擁有大量的活躍線程。CPU上運行更多的線程會導致彼此爭搶CPU上的資源,這將會導致頻繁的上下文切換(Context switching)。上下文切換是將正在執行的線程狀態保存下來,然後執行另一個線程,隨後再恢復到第一個線程並繼續執行的過程。上下文切換會大量佔用資源,所以需要儘可能避免需要用到它。

什麼是Job System?

一個job system通過創建jobs而不是線程來管理多線程的代碼。

一個job system管理運行在多個核心上的一組工人線程(worker threads)。通常一個邏輯CPU核心上會有一個工人線程,從而避免上下文切換(雖然可能會爲操作系統或其他專有程序保留一些核心)。

一個job system會把jobs放到一個job隊列中去執行。job system中的工人線程從job隊列中取出內容並執行他們。一個job system會管理依賴性並確保jobs以正確的順序被執行。

什麼是一個Job?

一個job是小單位的工作,通常包含一個特定的任務。一個job接受參數並根據數據進行操作,接近於一個方法的工作方式。job可以是獨立的,或者他們可以依賴於其他jobs完成後再執行。

什麼是Job的關聯性?

在複雜的系統中,像是遊戲開發需要的系統,不太可能每一個job都是獨立的。一個job通常會準備下一個job所需要的數據。jobs瞭解並支持這種依賴來確保可以正常工作。如果jobA依賴於jobB,那麼job system會確保jobB執行完畢後纔開始執行jobA。

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