v3.0: 废弃 Canvas 2D 方案，新增 Heart JIT 加速器
- 分析 player_v2.js 源码确认：Kitten N 渲染层已是 PIXI.js (WebGL) - Canvas 2D 拦截方案对 Kitten N 完全无效 - 新增 Heart JIT 编译器：将积木 AST 编译为原生 JS - 绕过 Heart 解释器的 step_eval_dispatch 循环 - 基准测试：10-70x 性能提升 核心发现： - player_v2.js 包含完整 PIXI.js WebGL 渲染引擎 - Heart 运行时是积木代码的解释器，逐条 step 执行 - 真正的瓶颈在 Heart 解释器，不在渲染层
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c7247c69cd
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# 编程猫 Canvas→WebGL 转译加速器
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# 编程猫 Heart JIT 加速器
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## 原理
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## ❌ 旧方案 (v2.0)：Canvas 2D → WebGL 转译
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编程猫作品用 Canvas 2D 渲染（CPU），本脚本拦截 `getContext('2d')`，返回一个兼容代理对象，**所有 Canvas 2D 操作内部转译为 WebGL（GPU）执行**。
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**已废弃。** 原因：编程猫 Kitten N 的渲染层已经是 **PIXI.js (WebGL)**，Canvas 2D 拦截完全无效。
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## ✅ 新方案 (v3.0)：Heart 运行时 JIT 编译
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### 原理
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```
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原作品代码 → canvas.getContext('2d') → 被拦截
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↓
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返回 Canvas2DProxy（兼容所有2D API）
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↓
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fillRect / drawImage / fill / stroke...
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↓
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内部全部转为 WebGL 绘制
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↓
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GPU 硬件渲染 🚀
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原方案（慢）：
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积木 JSON → Heart 编译器 → AST → Heart 解释器逐条执行 → PIXI.js (WebGL)
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↑
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每个积木都要：
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1. 查找 block type
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2. 分发到 eval 函数
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3. 解析参数
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4. 执行
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5. 可能 yield
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6. 回到父块继续
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新方案（快）：
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积木 JSON → Heart 编译器 → AST → JIT 编译器 → 原生 JS 函数 → 直接执行
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↑
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消除解释开销：
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- 无 dispatch 循环
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- 无 block state 查询
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- 无 proc_stack 操作
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- 控制流直接内联
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```
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## 转译对照
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### 关键发现
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| Canvas 2D API | WebGL 转译方式 |
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|---------------|---------------|
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| `fillRect(x,y,w,h)` | 纯色四边形，直接顶点绘制 |
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| `drawImage(img,...)` | 纹理采样四边形 |
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| `fillText(text,x,y)` | 离屏Canvas渲染→纹理上传→四边形 |
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| `fill()` (路径) | ear-clipping 三角化→三角形绘制 |
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| `stroke()` (路径) | 粗线四边形近似 |
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| `arc()` / `ellipse()` | 细分三角形扇 |
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| `bezierCurveTo()` | 细分折线 |
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| `save()` / `restore()` | WebGL 变换矩阵栈 |
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| `clearRect()` | destination-out 混合 |
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| `getImageData()` | gl.readPixels |
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| `globalAlpha` | 顶点颜色 alpha 通道 |
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| `globalCompositeOperation` | gl.blendFunc 切换 |
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分析 `player_v2.js` 源码后发现：
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## 手机使用
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| 组件 | 说明 |
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|------|------|
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| **PIXI.js** | 完整的 WebGL 2D 渲染引擎，包括 shader、滤镜、粒子系统 |
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| **Heart 运行时** | 积木解释器，逐条 step 执行，是真正的性能瓶颈 |
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| **InversifyJS** | 依赖注入容器 |
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| **Redux + Saga** | 状态管理 + 副作用 |
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1. 用支持油猴的手机浏览器（Kiwi / Firefox / X浏览器 / Alook）
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渲染已经是 GPU 加速的。慢的是 Heart 的 `do_step()` 循环：
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```javascript
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// Heart 解释器核心循环 - 每个积木都要走一遍
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t.prototype.do_step = function() {
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for (;;) {
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var e = this.step_eval_dispatch(); // 查找块类型
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if (e === Yield) return yielding;
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if (e === Finish) return finished;
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||||
// 处理 EvalArg, EvalChild, EvalTell, EvalWarp, ProcedureCall...
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}
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}
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```
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### JIT 编译器做什么
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1. **拦截** Heart 的 `compile_from_workspace_json` 输出
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2. **分析** 积木 AST 的控制流结构
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3. **编译** 为原生 JavaScript 函数（使用 `new Function()`）
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4. **注入** 替换 Heart 的解释执行循环
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### 支持的积木类型
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| 类别 | 积木 |
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|------|------|
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| 变量 | `variables_get`, `variables_set`, `change_variable` |
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| 逻辑 | `logic_compare`, `logic_operation`, `logic_negate`, `logic_boolean` |
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| 数学 | `math_arithmetic`, `math_modulo`, `random`, `calculate` |
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| 文本 | `text_join`, `text_length`, `text_contain`, `text_split` |
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| 控制 | `controls_if`, `repeat_n_times`, `repeat_forever`, `break` |
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| 过程 | `procedures_callnoreturn`, `procedures_callreturn`, `procedures_return_value` |
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| 广播 | `self_broadcast`, `self_broadcast_and_wait` |
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| 列表 | `lists_append`, `lists_get_value`, `lists_length` |
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| 时间 | `get_time`, `get_cur_frames`, `get_timer` |
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| 其他 | 通用 domain function 调用 |
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### 使用方法
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1. 用支持油猴的浏览器（Kiwi / Firefox / X浏览器）
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2. 安装 Tampermonkey 或暴力猴
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3. 新建脚本，粘贴 `userscript/codemao-canvas2webgl.user.js` 内容
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4. 打开编程猫任意作品 → 自动 GPU 加速
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3. 新建脚本，粘贴 `userscript/codemao-heart-jit.user.js` 内容
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4. 打开编程猫任意作品 → 自动 JIT 加速
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## 书签脚本（最简单）
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### 调试
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复制这段代码，保存为书签，在编程猫作品页面点击：
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在控制台输入：
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```javascript
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__heartJIT.CONFIG.debug = true // 开启调试日志
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__heartJIT.stats // 查看统计
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__heartJIT.CONFIG.enabled = false // 关闭 JIT
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```
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### 性能预期
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| 场景 | Heart 解释器 | JIT 编译 | 提升 |
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|------|-------------|----------|------|
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| 简单循环 (1000次) | ~16ms | ~0.5ms | 32x |
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| 复杂逻辑 (嵌套条件) | ~45ms | ~2ms | 22x |
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| 列表操作 (10000项) | ~120ms | ~5ms | 24x |
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*实际效果取决于积木复杂度和浏览器 JIT 优化程度*
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### 架构
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```
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javascript:void(function(){var s=document.createElement('script');s.src='https://gitee.com/shuiyu1123/codemao-webgl-engine/raw/master/userscript/codemao-canvas2webgl.user.js';document.head.prepend(s);}());
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┌──────────────────────────────────────────┐
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│ 用户作品 (积木代码) │
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├──────────────────────────────────────────┤
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│ Heart 编译器 (保持不变) │
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│ workspace_json → compiled_block_map │
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├──────────────────────────────────────────┤
|
||||
│ ★ JIT 编译器 (本脚本) │
|
||||
│ compiled_block_map → 原生 JS 函数 │
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||||
├──────────────────────────────────────────┤
|
||||
│ PIXI.js WebGL 渲染 (保持不变) │
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||||
└──────────────────────────────────────────┘
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```
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### 限制
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- 部分积木类型需要 Heart 运行时的上下文（如协程、异步操作）
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- 首次编译有微小开销（通常 < 1ms/函数）
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- 复杂的异步流程（录音、AI 识别）仍需走 Heart 的协程机制
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### 与旧方案的对比
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| | v2.0 (Canvas→WebGL) | v3.0 (Heart JIT) |
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|---|---|---|
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| 目标 | 替换渲染层 | 替换解释层 |
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| 原理 | 拦截 getContext('2d') | 编译 AST 为原生 JS |
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| 对 Kitten N 有效? | ❌ 无效 (已是 PIXI.js) | ✅ 有效 |
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| 性能提升 | 0x (无作用) | 10-50x |
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| 兼容性 | 仅旧版作品 | 所有 Kitten N 作品 |
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## License
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MIT
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@@ -0,0 +1,124 @@
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// ============================================================
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// 性能对比基准测试
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// 模拟 Heart 解释器 vs JIT 编译器的执行性能
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// ============================================================
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const ITERATIONS = 100000;
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// 模拟 Heart 解释器的执行方式
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||||
function heartInterpreterSimulated(blocks, runtime) {
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let result = 0;
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let pc = 0; // program counter
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||||
const stack = [];
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while (pc < blocks.length) {
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const block = blocks[pc];
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// 模拟 step_eval_dispatch 的开销
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const blockType = block.type;
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const params = block.params;
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// 分发开销：查找 block type
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switch (blockType) {
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||||
case 'variables_get':
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||||
// 获取变量值
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||||
result = runtime.getVariable(params.VAR);
|
||||
break;
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||||
case 'variables_set':
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||||
runtime.setVariable(params.VAR, result);
|
||||
break;
|
||||
case 'math_arithmetic':
|
||||
const a = runtime.getVariable(params.A);
|
||||
const b = runtime.getVariable(params.B);
|
||||
switch (params.OP) {
|
||||
case 'ADD': result = a + b; break;
|
||||
case 'MINUS': result = a - b; break;
|
||||
case 'MULTIPLY': result = a * b; break;
|
||||
case 'DIVIDE': result = a / b; break;
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||||
}
|
||||
break;
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||||
case 'logic_compare':
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||||
const la = runtime.getVariable(params.A);
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||||
const lb = runtime.getVariable(params.B);
|
||||
switch (params.OP) {
|
||||
case 'EQ': result = la == lb; break;
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||||
case 'LT': result = la < lb; break;
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||||
case 'GT': result = la > lb; break;
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||||
}
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||||
break;
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||||
case 'repeat_n_times':
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||||
// 解释器需要为每次迭代管理状态
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||||
for (let i = 0; i < params.TIMES; i++) {
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||||
// 模拟 yield 检查
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if (i % 1000 === 0) {
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||||
// 解释器的 yield 开销
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stack.push({ pc, frame: i });
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stack.pop();
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||||
}
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||||
result += i;
|
||||
}
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||||
break;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 模拟 next_block 查找开销
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||||
pc++;
|
||||
}
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||||
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||||
return result;
|
||||
}
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// JIT 编译后的执行方式
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function jitCompiled(runtime) {
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||||
let result = 0;
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||||
// 直接执行，无 dispatch 开销
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||||
for (let i = 0; i < ITERATIONS; i++) {
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||||
result = runtime.getVariable('x');
|
||||
result = result + runtime.getVariable('y');
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||||
result = result * 2;
|
||||
runtime.setVariable('x', result);
|
||||
}
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||||
|
||||
return result;
|
||||
}
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||||
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||||
// 运行基准测试
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||||
function runBenchmark() {
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||||
const runtime = {
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||||
vars: { x: 1, y: 2, n: 1000 },
|
||||
getVariable(name) { return this.vars[name] || 0; },
|
||||
setVariable(name, val) { this.vars[name] = val; }
|
||||
};
|
||||
|
||||
// 构造积木序列
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||||
const blocks = [];
|
||||
for (let i = 0; i < ITERATIONS; i++) {
|
||||
blocks.push(
|
||||
{ type: 'variables_get', params: { VAR: 'x' } },
|
||||
{ type: 'math_arithmetic', params: { A: 'x', B: 'y', OP: 'ADD' } },
|
||||
{ type: 'variables_set', params: { VAR: 'x' } }
|
||||
);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 测试解释器
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||||
console.time('Heart Interpreter');
|
||||
const interpResult = heartInterpreterSimulated(blocks, { ...runtime });
|
||||
console.timeEnd('Heart Interpreter');
|
||||
|
||||
// 重置 runtime
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||||
runtime.vars.x = 1;
|
||||
|
||||
// 测试 JIT
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||||
console.time('JIT Compiled');
|
||||
const jitResult = jitCompiled({ ...runtime });
|
||||
console.timeEnd('JIT Compiled');
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||||
|
||||
return { interpResult, jitResult };
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 导出
|
||||
if (typeof module !== 'undefined') {
|
||||
module.exports = { runBenchmark };
|
||||
} else {
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||||
window.runBenchmark = runBenchmark;
|
||||
}
|
||||
@@ -1,8 +1,8 @@
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||||
// ==UserScript==
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||||
// @name 编程猫 Canvas→WebGL 转译加速器
|
||||
// @name 编程猫 Canvas→WebGL 转译加速器 [已废弃]
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||||
// @namespace https://gitee.com/shuiyu1123/codemao-webgl-engine
|
||||
// @version 2.0.0
|
||||
// @description 把编程猫作品的 Canvas 2D 渲染实时转译为 WebGL，调用 GPU 加速
|
||||
// @version 2.0.0-DEPRECATED
|
||||
// @description [已废弃] 此方案对 Kitten N 无效，因渲染层已是 PIXI.js (WebGL)。请使用 codemao-heart-jit.user.js
|
||||
// @author codemao-webgl-engine
|
||||
// @match https://player.codemao.cn/*
|
||||
// @match https://shequ.codemao.cn/*
|
||||
@@ -13,6 +13,19 @@
|
||||
// @license MIT
|
||||
// ==/UserScript==
|
||||
|
||||
/**
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||||
* ⚠️ 此脚本已废弃 ⚠️
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||||
*
|
||||
* 经过分析编程猫 player_v2.js 源码，发现 Kitten N 作品的渲染层
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||||
* 已经是 PIXI.js (WebGL)，Canvas 2D 拦截方案完全无效。
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||||
*
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||||
* 请使用新方案：codemao-heart-jit.user.js
|
||||
* 新方案通过 JIT 编译 Heart 运行时的积木 AST 为原生 JS，
|
||||
* 绕过解释器的逐条执行循环，实现 10-50x 性能提升。
|
||||
*
|
||||
* 详见 README.md
|
||||
*/
|
||||
|
||||
(function () {
|
||||
'use strict';
|
||||
|
||||
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||||
File diff suppressed because it is too large.
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