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在 Babylon.js 中实现智能异步资源加载队列管理

backend 2025/5/21 1:08:08

在 3D 应用开发中，资源加载是核心问题之一。特别是在 Babylon.js 开发中，当我们需要加载大量 3D 模型时，如何高效管理这些异步加载的资源，避免重复加载，同时处理好并发请求，是一个常见挑战。本文将介绍一种基于 Promise 和状态管理的解决方案。

问题场景

假设我们正在开发一个 3D 场景编辑器，需要动态加载各种模型资源。我们可能会遇到以下问题：

同一资源被多次请求加载
并发加载导致资源重复下载
无法跟踪资源加载状态
内存管理困难

解决方案核心

我们设计一个 AssetContainerManager 类，它将：

使用 Map 存储加载状态
统一处理并发请求
提供内存管理接口
支持进度跟踪

完整实现

class AssetContainerManager {private containerMap = new Map<string, Promise<AssetContainer> | AssetContainer>();private refCounts = new Map<string, number>();private loadEvents = new EventEmitter();public async load(scene: Scene,url: string,onProgress?: (event: ISceneLoaderProgressEvent) => void): Promise<AssetContainer> {const existing = this.containerMap.get(url);if (existing) return existing;const loadPromise = AssetContainer.LoadFromFileAsync(url,scene,onProgress).then(container => {this.containerMap.set(url, container);this.refCounts.set(url, 0);this.loadEvents.emit(`loaded:${url}`, container);return container;}).catch(err => {this.containerMap.delete(url);throw err;});this.containerMap.set(url, loadPromise);return loadPromise;}public get(url: string): AssetContainer | null {const entry = this.containerMap.get(url);return entry instanceof AssetContainer ? entry : null;}public async use(scene: Scene, url: string): Promise<AssetContainer> {const container = await this.load(scene, url);this.refCounts.set(url, (this.refCounts.get(url) || 0) + 1);return container;}public release(url: string): void {const count = (this.refCounts.get(url) || 1) - 1;if (count <= 0) {const container = this.get(url);container?.dispose();this.containerMap.delete(url);this.refCounts.delete(url);} else {this.refCounts.set(url, count);}}
}

关键设计解析

1. 状态统一管理

我们使用一个 Map 来存储两种状态：

private containerMap = new Map<string,Promise<AssetContainer> | AssetContainer
>();

Promise 表示资源正在加载中
AssetContainer 表示已加载完成

2. 并发请求处理

当多个地方同时请求同一个资源时：

typescript

复制

// 第一次请求
const promise1 = manager.load(scene, "model.glb");// 第二次请求（返回同一个Promise）
const promise2 = manager.load(scene, "model.glb");console.log(promise1 === promise2); // true

3. 引用计数

通过引用计数管理资源生命周期：

使用示例

基本加载

const manager = new AssetContainerManager();// 加载模型
const container = await manager.load(scene, "https://example.com/model.glb",progress => {console.log(`加载进度: ${progress.loaded}/${progress.total}`);}
);// 添加到场景
container.addAllToScene();

批量预加载

async function preloadAssets(scene: Scene, urls: string[]) {await Promise.all(urls.map(url => manager.load(scene, url)));console.log("所有资源预加载完成");
}

带引用计数的使用

class ModelComponent {constructor(private manager: AssetContainerManager, private url: string) {}private container?: AssetContainer;async show(scene: Scene) {this.container = await this.manager.use(scene, this.url);this.container.addAllToScene();}hide() {this.container?.removeAllFromScene();this.manager.release(this.url);}
}

高级功能扩展

1. 加载优先级队列

interface LoadTask {url: string;priority: number;
}class PriorityLoader {private queue: LoadTask[] = [];addTask(task: LoadTask) {this.queue.push(task);this.queue.sort((a, b) => b.priority - a.priority);}async process(manager: AssetContainerManager, scene: Scene) {while (this.queue.length) {const task = this.queue.shift()!;await manager.load(scene, task.url);}}
}

2. 缓存控制

class AssetContainerManager {private maxCacheSize = 10;private checkCache() {if (this.containerMap.size > this.maxCacheSize) {// 找到最久未使用的资源const lruKey = this.getLRUKey(); this.release(lruKey);}}// ...其他代码
}

3. 加载失败重试

private async loadWithRetry(scene: Scene,url: string,retries = 3
): Promise<AssetContainer> {try {return await this.load(scene, url);} catch (err) {if (retries > 0) {console.warn(`加载 ${url} 失败，剩余重试次数 ${retries}`);await new Promise(res => setTimeout(res, 1000));return this.loadWithRetry(scene, url, retries - 1);}throw err;}
}

性能优化建议

并行加载限制：

import pLimit from 'p-limit';private limit = pLimit(4); // 最多4个并行加载async load(scene: Scene, url: string) {return this.limit(() => this._load(scene, url));
}

内存预警：

private checkMemory() {if (performance.memory && performance.memory.usedJSHeapSize > SOME_THRESHOLD) {this.clearUnusedAssets();}
}

加载超时处理：

private async loadWithTimeout(scene: Scene, url: string, timeout = 10000) {const controller = new AbortController();const timeoutId = setTimeout(() => controller.abort(), timeout);try {return await AssetContainer.LoadFromFileAsync(url, scene,undefined,undefined,controller.signal);} finally {clearTimeout(timeoutId);}
}