作者：朱金燦
來源：http://blog.csdn.net/clever101
這個(gè)問題很普遍。最近在研究這個(gè)問題，在網(wǎng)上搜了一些資料，再結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勛约旱囊恍┫敕ā?/p>
一、雙緩存能提高繪圖效率嗎？
網(wǎng)上有篇文章：繪圖效率完整解決方案——三種手段提高GDI/GDI+繪圖效率，其中提到一種方法是：緩存——Bitmap或者DoubleBuffer。緩存就是先把繪制的圖形繪制到一張內(nèi)存位圖上，然后在一次性的貼位圖，他可以提高繪圖速度，也能避免閃爍。DoubleBuffer=true是C#窗體的屬性，設(shè)置了此屬性估計(jì)系統(tǒng)本身會(huì)起用無效區(qū)的內(nèi)存位圖緩存，而不需要程序員Bitmap處理。
這里對(duì)雙緩存的通常做法不作介紹，網(wǎng)上的相關(guān)資料很多。說實(shí)話，我對(duì)使用雙緩存能提升繪圖效率表示懷疑，理由很簡(jiǎn)單，同是DC，同是繪制1000條線段，有什么理由內(nèi)存DC就比窗口DC快（當(dāng)然這個(gè)我沒有作具體的測(cè)試，這個(gè)有空可以測(cè)試下）。我還稍微懷疑使用雙緩存繪圖比直接使用窗口DC繪圖還慢一些，理由有二：一是使用雙緩存需要增加創(chuàng)建內(nèi)存DC和內(nèi)存位圖的操作；二是使用雙緩存還需要增加一個(gè)把內(nèi)存DC拷貝到窗口DC的操作。那么雙緩存的主要作用是什么？其實(shí)就是解決繪圖過程的閃爍問題，改善繪圖效果。
二、Windows環(huán)境下二維繪圖引擎的選取
和繪圖效率的一個(gè)重要相關(guān)因素是繪圖引擎。Windows環(huán)境下二維繪圖引擎有多種選擇：GDI、GDI+、DirectDraw、QT、Agg、Cairo、skia、Direct2D、Direct3D、OpenGL等。下面我逐一作一個(gè)簡(jiǎn)單的分析：
【GDI】
微軟原生的二維繪圖引擎。
優(yōu)點(diǎn)：微軟的全力支持，作為操作系統(tǒng)核心層效率方面不用擔(dān)心，支持多種開發(fā)框架（含語言）：Win SDK、MFC、Delphi等。
缺點(diǎn)：基于過程，缺乏面向?qū)ο?，使用起來不太方便，不支持反鋸齒，不支持復(fù)雜的繪圖效果（這個(gè)相對(duì)于GDI+而言）。
【GDI+】
微軟后來推出的二維繪圖引擎。
優(yōu)點(diǎn)：微軟的全力支持，支持多種開發(fā)框架（含語言）：Win SDK、MFC、Delphi等，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的繪圖效果，如反鋸齒、路徑畫刷等；面向?qū)ο蟮?a target="_blank" rel="nofollow">架構(gòu)，使用起來比較方便。
缺點(diǎn)：繪圖效率較GDI稍低，繪圖交互性不如GDI（缺少GDI的支持位運(yùn)算的繪圖模式），開啟反鋸齒后效率不如QT。
有關(guān)GDI和GDI+的詳細(xì)比較，請(qǐng)看我以前寫的一篇文章：GDI和GDI+的應(yīng)用場(chǎng)合思考。
【DirectDraw】
從GDI、GDI+到Direct 2D的一個(gè)過渡產(chǎn)品，微軟已明確表示不推薦使用，在MicrosoftDirectX SDK (June 2010)已看不到它的身影，在此不作介紹。
【QT】
開源跨平臺(tái)（基于LGPL協(xié)議），面向?qū)ο蟮姆绞浇M織，使用起來較為方便。
【Agg】
C++編寫的開源繪圖引擎（基于GPL協(xié)議）
【Cairo】
C編寫的開源繪圖引擎（基于LGPL協(xié)議），大名鼎鼎的FireFox就是用這個(gè)繪圖引擎的。
有關(guān)Agg和Cairo請(qǐng)參考這篇文章：Agg vs. Cairo 二維繪圖引擎之比較和選擇。該文作者比較推崇Cairo，但據(jù)我公司的一個(gè)同事介紹：Cairo的繪圖效率很慢。具體我沒有做過測(cè)試。
【Skia】
Google的Android的繪圖引擎。
【Direct2D】
微軟在Windows Vista及之后的Windows版本推出的意在取代GDI、GDI+的二維繪圖引擎，支持硬件加速。
【Direct3D】
微軟開發(fā)的3D繪圖引擎。
【OpenGL】
SGI開發(fā)的3D繪圖引擎。
上面簡(jiǎn)單對(duì) Windows下的二維繪圖引擎作了一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。我的推薦是：開發(fā)商業(yè)產(chǎn)品一般情況下在Windows XP及以下Windows版本使用GDI和GDI+，在Windows Vista及其之后的Windows版本（如Win 7）使用Direct2D。理由是：跨平臺(tái)的繪圖引擎如Agg、Cairo之類的，出于跨平臺(tái)封裝的需要，必然會(huì)犧牲一部分性能，就是說它本來就是封裝GDI的，怎么可能超出GDI的繪圖效率呢？還有就是諸如Agg還有開源協(xié)議的限制，這樣就排除了開源二維繪圖引擎。我也不推薦使用Direct3D、OpenGL等三維繪圖引擎進(jìn)行二維繪圖，理由是三維繪圖可以利用硬件加速，繪圖速度應(yīng)該比GDI、GDI+快，但三維繪圖引擎一般是基于三維的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織的，對(duì)二維繪圖并不合適，比如以前我們?cè)肙penGL進(jìn)行二維繪圖，發(fā)現(xiàn)OpenGL在二維一些操作并不合適，如二維中的點(diǎn)、線捕捉、自定義圖例的添加、打印的支持等等。所以我傾向于使用GDI、GDI+。GDI的一大缺點(diǎn)是由于不是面向?qū)ο蠼M織的，使用起來較為繁瑣。這個(gè)我覺得可以參考GDI+的面向?qū)ο蠓庋b的方式對(duì)GDI進(jìn)行封裝。Direct 2D是微軟在后XP時(shí)代開發(fā)的開發(fā)二維繪圖引擎。微軟出于兼容性的考慮還會(huì)繼續(xù)對(duì)GDI、GDI+進(jìn)行支持，但毫無疑問微軟的策略是要Direct 2D取代GDI和GDI+的，因此在WindowsVista及其之后的Windows上進(jìn)行二維繪圖開發(fā)我建議是直接使用Direct2D。Direct 2D支持硬件加速，在繪圖效率應(yīng)有一定程度的提升。
三．提高GDI繪圖效率的常用做法
提高GDI繪圖效率的一般原則可以簡(jiǎn)單概括為：盡量減少無效繪圖區(qū)域，盡量減少不必要的繪圖操作。
盡量減少繪圖區(qū)域的通常做法是：
- 設(shè)置裁剪區(qū)。
裁剪區(qū)的作用就是：只有在這個(gè)區(qū)內(nèi)的繪圖過程才會(huì)真正有效，在區(qū)外的是無效的，即使在區(qū)外執(zhí)行了繪圖函數(shù)也是不會(huì)顯示的。因?yàn)槎鄶?shù)情況下窗口重繪的產(chǎn)生大多是因?yàn)榇翱诓糠直徽趽趸蛘叽翱谟袧L動(dòng)發(fā)生，改變的區(qū)域并不是整個(gè)圖形而只有一小部分，這一部分需要改變的就是pDC中的裁剪區(qū)了。因?yàn)轱@示（往內(nèi)存或者顯存都叫顯示）比繪圖過程的計(jì)算要費(fèi)時(shí)得多，有了裁剪區(qū)后顯示的就只是應(yīng)該顯示的部分，大大提高了顯示效率。但是這個(gè)裁剪區(qū)是MFC設(shè)置的，它已經(jīng)為我們提高了顯示效率，在進(jìn)行復(fù)雜圖形的繪制時(shí)如何進(jìn)一步提高效率呢？那就只有去掉在裁剪區(qū)外的繪圖過程了。可以先用pDC->GetClipBox()得到裁剪區(qū)，然后在繪圖時(shí)判斷你的圖形是否在這個(gè)區(qū)內(nèi)，如果在就畫，不在就不畫。
- 減少無效區(qū)域。
在GDI繪圖中，被標(biāo)記為無效矩形的區(qū)域直到WM_PAINT消息被處理完之后才會(huì)消失。因此在繪圖中應(yīng)盡量避免使用Invalidate函數(shù)（該函數(shù)使整個(gè)客戶區(qū)設(shè)置為無效區(qū)域），而應(yīng)在多使用InvalidateRect函數(shù)具體比如你想改變某條線的線型，應(yīng)首先精確計(jì)算改線的屏幕范圍，然后改變其線型后調(diào)用InvalidateRect函數(shù)進(jìn)行局部更新。
盡量減少不必要的繪圖操作。比如二維矢量繪圖中一般有一個(gè)滑動(dòng)鼠標(biāo)滾輪進(jìn)行全圖縮放的操作。其實(shí)在縮放過程中，每一次WM_MOUSEWHEEL消息的處理都必須是先把所有的繪圖對(duì)象重繪一次。這個(gè)其實(shí)并沒有必要。一個(gè)優(yōu)化方案是通過設(shè)置一個(gè)標(biāo)記，在繪圖循環(huán)中（一般在復(fù)雜繪圖中都把繪圖對(duì)象保存在一個(gè)數(shù)組或鏈表中），當(dāng)這個(gè)標(biāo)記為TRUE時(shí)，就停止繪圖，當(dāng)這個(gè)標(biāo)記為FALSE則不影響繪圖。在處理WM_MOUSEWHEEL消息是，先設(shè)置這個(gè)標(biāo)記為TRUE，然后發(fā)送一個(gè)重繪消息，設(shè)置標(biāo)記為FALSE進(jìn)行重繪。然后在繪圖循環(huán)時(shí)先判斷這個(gè)標(biāo)記是否TRUE，為TRUE則退出繪圖，然后截取鼠標(biāo)消息，優(yōu)先WM_MOUSEWHEEL消息，大致代碼如下：
MSG msg;
// hView為繪圖窗口句柄
if(PeekMessage(&msg,hView,WM_MOUSEFIRST,WM_MOUSELAST,PM_REMOVE
))
{
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
}
這樣可以造成這樣的效果：就是假如當(dāng)進(jìn)行第二次滾動(dòng)，還在進(jìn)行第一次滾動(dòng)時(shí)的操作，就立即退出繪圖循環(huán)，這樣就能大大減少不必要的繪圖操作。
參考文獻(xiàn)：
繪圖效率完整解決方案——三種手段提高GDI/GDI+繪圖效率，作者：fyhui
GDI和GDI+的應(yīng)用場(chǎng)合思考，作者：朱金燦
Agg vs. Cairo 二維繪圖引擎之比較和選擇，作者：張亮
用MFC如何高效地繪圖
GDI使用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，作者：楊濤
DrawCli代碼中雙緩沖，裁剪區(qū)技術(shù)以及坐標(biāo)變換等技術(shù)分析
