Jeu de la vie
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Description
Une implémentation en C# du jeu de la vie, illustrant certaines méthodes permettant de gagner en rapidité d'exécution :
- Utilisation du ThreadPooling pour traiter en parallèle de grandes quantités de données.
- Création de graphisme directement à partir d'un tampon d'octets.
Cette implémentation permet aussi de charger ses propres "formes" et d'observer leur comportement.
Divers :
- La vitesse est limité à 100 génération / secondes.
- Si une cellule vivante est entourée par 2 ou 3 cellules vivantes elle survie, sinon elle meurt.
- Si une cellule morte est entourée par 2 cellules vivantes, elle revit.
- Le tiers central est laissé vide pour laisser place à une image Bitmap choisie par l'utilisateur.
// Mise à jour 06/11/2011 :
- Modification de la classe 'Pixel' en classe 'Couleur', plus succincte.
- La création de l'image est désormais elle-aussi accélérée par ThreadPooling.
- Factorisation du code déterminant la vie ou la mort d'une cellule.
- Utilisation d'une référence directe au tampon contenant l'image précédente pour éviter l'appel (lent) à l'accesseur.
- L'IHM affiche désormais le temps de conversion 'Cellules -> Image' en plus du temps de génération.
- L'IHM utilise désormais des timers pour l'affichage CPU/Mémoire au lieu de l'afficher à chaque génération.
- Le chargement d'image s'adapte désormais aux dimensions (levée de la contrainte de 64x64 pixels).
- Changement du système qui vérifiait la fin des ThreadPool : chaque thread a désormais sa propre 'case', ce qui évite les problèmes de concurrence.
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N'hésitez pas à poser vos questions / remarques / conseils / etc ...
Merci ;-)
- Utilisation du ThreadPooling pour traiter en parallèle de grandes quantités de données.
- Création de graphisme directement à partir d'un tampon d'octets.
Cette implémentation permet aussi de charger ses propres "formes" et d'observer leur comportement.
Divers :
- La vitesse est limité à 100 génération / secondes.
- Si une cellule vivante est entourée par 2 ou 3 cellules vivantes elle survie, sinon elle meurt.
- Si une cellule morte est entourée par 2 cellules vivantes, elle revit.
- Le tiers central est laissé vide pour laisser place à une image Bitmap choisie par l'utilisateur.
Source / Exemple :
//-----------------------
// Prend le tampon pour appliquer les règles de développement, Paramètre : l'indice du thread
//-----------------------
static private void Génération(object Numéro)
{
//Détermine sur quelle partie du buffer on travail
int NuméroThread = (int)Numéro;
int CellulesTotales = Programme.Fenetre.Hauteur * Programme.Fenetre.Largeur;
int NombreDeCellules = CellulesTotales / Programme.Threads;
int OffsetDépart = NuméroThread * NombreDeCellules;
int TailleLigne = Programme.Fenetre.Largeur;
byte[] Tampon = Programme.TamponModèle;
//Remplissage
for (int Indice = 0; Indice < NombreDeCellules; Indice++)
{
//Offset des cellules voisines
int HautGauche = OffsetDépart - TailleLigne - 1;
int HautMilieu = OffsetDépart - TailleLigne;
int HautDroite = OffsetDépart - TailleLigne + 1;
int MilieuGauche = OffsetDépart - 1;
int MilieuMilieu = OffsetDépart;
int MilieuDroite = OffsetDépart + 1;
int BasGauche = OffsetDépart + TailleLigne - 1;
int BasMilieu = OffsetDépart + TailleLigne;
int BasDroite = OffsetDépart + TailleLigne + 1;
//Valeur des cellules voisines à partir du tampon modèle
//Système d'élimination des bords approximatif, mais plus rapide
byte CelulleHautGauche;
byte CelulleHautMilieu;
byte CelulleHautDroite;
byte CelulleMilieuGauche;
if (HautGauche > 0)
{
CelulleHautGauche = Tampon[HautGauche];
CelulleHautMilieu = Tampon[HautMilieu];
CelulleHautDroite = Tampon[HautDroite];
CelulleMilieuGauche = Tampon[MilieuGauche];
}
else
{
CelulleHautGauche = 255;
CelulleHautMilieu = 255;
CelulleHautDroite = 255;
CelulleMilieuGauche = 255;
}
byte CelulleMilieuMilieu = Tampon[MilieuMilieu];
byte CelulleMilieuDroite;
byte CelulleBasGauche;
byte CelulleBasMilieu;
byte CelulleBasDroite;
if (BasDroite < Programme.TamponTravail.Length)
{
CelulleMilieuDroite = Tampon[MilieuDroite];
CelulleBasGauche = Tampon[BasGauche];
CelulleBasMilieu = Tampon[BasMilieu];
CelulleBasDroite = Tampon[BasDroite];
}
else
{
CelulleMilieuDroite = 255;
CelulleBasGauche = 255;
CelulleBasMilieu = 255;
CelulleBasDroite = 255;
}
int Total = 0;
if (CelulleHautGauche == 0) Total++;
if (CelulleHautMilieu == 0) Total++;
if (CelulleHautDroite == 0) Total++;
if (CelulleMilieuGauche == 0) Total++;
if (CelulleMilieuDroite == 0) Total++;
if (CelulleBasGauche == 0) Total++;
if (CelulleBasMilieu == 0) Total++;
if (CelulleBasDroite == 0) Total++;
//Case actuelle noire : prend la 'bonne' couleur si il y en 3 autres à coté
if (CelulleMilieuMilieu != 0)
{
//Résultat :
if (Total == 3) Programme.TamponTravail[MilieuMilieu] = 0;
else Programme.TamponTravail[MilieuMilieu] = 255;
}
//Case actuelle pleine : reste en vie seulement si 2 ou 3 voisines
else
{
//Résultat :
if (Total == 3 || Total == 2) Programme.TamponTravail[MilieuMilieu] = 0;
else Programme.TamponTravail[MilieuMilieu] = 255;
}
OffsetDépart++;
}
//Indique qu'une opération est fini
lock (Programme.Verrou) { Programme.Complétion++; }
}
Conclusion :
// Mise à jour 06/11/2011 :
- Modification de la classe 'Pixel' en classe 'Couleur', plus succincte.
- La création de l'image est désormais elle-aussi accélérée par ThreadPooling.
- Factorisation du code déterminant la vie ou la mort d'une cellule.
- Utilisation d'une référence directe au tampon contenant l'image précédente pour éviter l'appel (lent) à l'accesseur.
- L'IHM affiche désormais le temps de conversion 'Cellules -> Image' en plus du temps de génération.
- L'IHM utilise désormais des timers pour l'affichage CPU/Mémoire au lieu de l'afficher à chaque génération.
- Le chargement d'image s'adapte désormais aux dimensions (levée de la contrainte de 64x64 pixels).
- Changement du système qui vérifiait la fin des ThreadPool : chaque thread a désormais sa propre 'case', ce qui évite les problèmes de concurrence.
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N'hésitez pas à poser vos questions / remarques / conseils / etc ...
Merci ;-)
Codes Sources
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Pour la classe Task je l'avais survolée un moment mais apparemment il s'agit juste d'un 'emballage' autour des ThreadPool, et les objets 'Task' semblent à usage unique. Je vais quand même faire un essai au cas où.
Quand à l'assembleur c'est le langage que j’utilisai (x86) avant de me mettre au C#. Ça laisse des habitudes reconnaissables on dirait ;-)
En tout cas, j'ai appris quelque chose, c'est l'essentiel.
Ca me rapelle un jeu de la vie écrit en assembleur Z80, écrit en 1986 ... j'avais touché 300F(et oui, pas de problèmes avec l'euro en ce temps là...) de la revue "Amstrad CPC"!
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1Concernant System.Drawing.Color, c'est assez surprenant que cela entraîne une chute des performances. System.Drawing.Color étant une structure elle devrait justement optimiser les performances du fait qu'elle ne laisse aucun déchet (pas de pointeur) et du coup, ne fait jamais intervenir le Garbage Collector.
Un petit conseil : As-tu déjà exploré les solutions du namespace System.Threading.Task ? Il fournit des méthodes pour le traitement parallèle sur plusieurs cores. Cela pourrait éventuellement accroître d'avantage les perf de ton logiciel.
Simon
Concernant ma méthode 'obèse', le contenu de cette boucle est appelé 480.000 fois toutes les 10 millisecondes ... vouloir insérer des appels de fonction ou d'interface dedans pour le seul plaisir d'avoir découpé le code reviendrait à se tirer une balle dans le pied quand on connait le coût réel d'un appel de fonction.
De même, j'ai testé l'utilisation de la classe 'Color' : l'utilisation d'accesseurs (donc de fonctions) pour récupérer les valeurs RVB rallonge de plus de 20% le temps de création total de l'image ... donc je vais rester sur ma version 'Maison'.
Concernant le CheckForIllegalCrossThreads, oui c'était nécessaire dans la mesure où l'architecture du logiciel fait qu'un seul thread à la fois accède à un élément donné de la WinForm. On s'épargne ainsi de devoir accéder à chaque label à travers des 'InvokeRequired + Delegate', qui est une approche relativement lourde.
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1Autre chose, désactiver CheckForIllegalCrossThreads était vraiment nécessaire ?
Simon
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