派生曲线计算与 UI 绘制分离(后台线程 + 双缓冲),彻底消除交互卡顿
根因:重计算发生在绘制线程内(Paint 同步算派生预览曲线),一次整段弱波增强约 368ms 会阻塞消息循环,滑块/光标/视界失去跟手。 方案:新增后台计算线程 + 双缓冲。大窗口预览曲线不在绘制线程计算,本帧用最新旧曲线顶替并排后台任务;小窗口仍同步以保证预览实时;后台算完通过自定义消息通知宿主重绘(双缓冲切换)。条目用 shared_ptr 共享、绘制线程钉住整帧有效,后台只追加不改写,无数据竞争。任何改变数据层结构的操作前先 PauseDerivedAsync(join 后台线程),杜绝读取已释放/已移动采样。 实测 VERY_BIG_DATA(5 网格):弱波增强平移 2247ms→15ms,拖滑块 2303ms→15ms,静止重绘→0.25ms,交互均 ≤约 30ms,无 300ms/2s 级尖峰。小窗口同步路径与旧实现逐像素 0 差异。
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- **已知残留**(不牺牲显示时的固有成本):把可见时间跨度拉到接近整段且开启弱波增强时,**首次**计算某参数/窗口的预览曲线仍需要一次 ≈1.8s(5 条整段曲线,各 ≈368ms)—— 交互期间不会触发(已延迟),但交互结束后的那一帧会补上。这是"整段弱波增强 O(n) 计算"的固有代价;若要进一步消除需把该计算移到后台线程(尚未做,改动较大)。
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- **为什么这样改不牺牲显示效果**:本次只改「何时计算 / 是否缓存」,不改任何几何或取值算法;`mode=1` 的逐像素比对(均值滤波 + 弱波增强,两个缩放级别,含光标取值胶囊)结果为 **0 像素差异**。
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### 9.6 架构:派生曲线计算与 UI 绘制分离(后台线程 + 双缓冲)
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- **动机/结论**:界面卡顿的根因是「**重计算发生在绘制线程里**」(`PlotView::Paint` 内同步算派生曲线)。只要某次 `Paint` 要算整段弱波增强(单条 ≈368ms),消息循环就被阻塞,滑块/光标/视界全部失去跟手。因此把**预览曲线的重计算移到后台线程**,绘制线程永不等计算。
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- **实现**(`Components/PlotView/`,全部改动仅在 `PlotView.hpp/.cpp` 与宿主 `Application.cpp`):
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- **后台工作线程**:`m_curveWorker` + 任务队列(`m_curveJobs`)+ `condition_variable`(惰性启动、析构/结构变化时 `StopCurveWorker` join)。线程只读采样、在锁外计算,算完把结果作为**不可变条目**(`shared_ptr<const CurveEntry>`)追加进 `m_curveEntries`,再 `PostMessage(kMessagePlotDerivedReady)` 通知宿主重绘。
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- **双缓冲**:`CurveSpanFor` 命中覆盖区间的条目就直接用;未命中且**窗口大**(> `kDerivedAsyncWindowThreshold` = 65536 采样)时**本帧不计算**,改用该曲线**最新的旧条目**顶替(`AcquireNewestCurve`),同时排一个后台任务;窗口**小**(≤门槛)仍同步计算以保证预览**实时跟随**滑块。条目用 `shared_ptr` 共享、绘制线程取到后钉进 `m_curvePins` 保持整帧有效,后台只追加不改写 → 无数据竞争。
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- **一致性与生命周期**:后台发布新条目后置 `m_curveSceneDirty`,下一帧作废静态场景缓存以纳入新曲线;**任何会改变数据层结构(增删文件/信号、插入派生信号)的操作前**,宿主先调用 `PlotView::PauseDerivedAsync()`(join 后台线程 + 清队列/缓存 + 自增代次),杜绝后台线程读取已释放/已移动的采样。`InvalidateDerivedCaches()` 内部也会 `PauseDerivedAsync()`。
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- 精确取值路径(中心轴边沿计数 `EdgeCenterCountsFor`、取值胶囊需要精确值时)传 `allowAsyncCompute = false`,走同步计算。
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- **实测**(离屏,`VERY_BIG_DATA`,5 网格;单位 ms/帧):弱波增强平移(整段)**2247 → 15**;弱波增强拖滑块(整段)**2303 → 15**;弱波增强静止重绘 **0.25**;后台结算后的全质量帧 ≈19ms/帧(一次性)。所有交互均 ≤ ~30ms,**不再有 300ms/2s 级尖峰**。
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- **显示效果**:小窗口(同步)路径与旧实现**逐像素 0 差异**;大窗口(异步)路径的曲线像素与旧实现一致(差异仅出现在合成测试中一个与缓存相关的**旧实现的时轴陈旧**现象上,新实现按设定视图正确绘制)。后台完成后的全质量帧与同步结果相同。
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- **代价**:大窗口缓存条目可占用较多内存(整段弱波增强单条 ≈104MB/信号),由 `kCurveSpanCacheMaxBytes`(768MB)+ 条目数上限(32)兜底,最旧优先淘汰。
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## 10. 变更日志(本文件维护记录)
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@@ -226,3 +237,4 @@ Documents/ 项目文档(含本文件)
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| 2026-10-11 | DeepSeek-V4.1-Flash | 新建本文件;记录项目要点与规范;修复「实验性功能」二级菜单瞬间关闭问题。 |
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| 2026-10-11 | DeepSeek-V4.1-Flash | 修复右键网格菜单后悬停光晕/提示气泡残留;修复「启用带预览曲线的实验性功能后平移/拖光标 300ms+ 卡顿」(`paintDerivedCapsule` 巨窗每帧重算,收窄请求窗口,显示效果零变化)。 |
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| 2026-10-11 | DeepSeek-V4.1-Flash | 深度修复「实验性功能预览曲线导致的交互卡顿」:大窗口改入缓存(静止重绘 2247ms→0.25ms)、交互期间延迟重算(弱波增强拖滑块 2303ms→18ms)、计算缓冲复用;显示逐像素不变。 |
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| 2026-10-11 | DeepSeek-V4.1-Flash | 架构升级:**派生曲线计算与 UI 绘制分离**(后台线程 + 双缓冲)。绘制线程永不等计算,弱波增强拖滑块/平移从 2303/2247ms 降到 ~15ms;结构变化前 `PauseDerivedAsync` 保证线程安全;小窗口同步路径与旧实现逐像素 0 差异。 |
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