Qt图表绘制（QtCharts）- 性能优化（13）

文章目录

- 1 批量替换代替追加
- - 1.1 测试1
  - 1.2 测试2
  - 1.3 测试3
- 2 开启OpenGL
- - 2.1 测试1
  - 2.2 测试2
  - 2.3 测试3
  - 2.4 测试4

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1 批量替换代替追加

环境	说明
系统	windows10
python	3.13
pyside6	6.8.3
性能分析工具	line_profiler_pycharm

如下所示，使用replace添加数据和使用append添加数据性能对比，单次添加数据越多，replace性能比append越强。

示例代码

import random  # 导入random模块，用于生成随机数
import sys

from PySide6.QtCharts import QChart, QChartView, QLineSeries, QValueAxis  # 导入QtCharts模块，用于创建图表和轴
from PySide6.QtCore import QTimer  # 导入QTimer，用于定时更新图表
from PySide6.QtCore import Qt  # 导入Qt核心模块，用于设置对齐方式等
from PySide6.QtGui import QPainter  # 导入QPainter，用于设置图表的渲染提示
from PySide6.QtWidgets import QApplication, QMainWindow  # 导入PySide6的QApplication和QMainWindow类
from line_profiler_pycharm import profile
from PySide6.QtCore import QPointF

class MainWindow(QMainWindow):  # 定义MainWindow类，继承自QMainWindow
    def __init__(self):
        super().__init__()  # 调用父类的构造函数
        self.setWindowTitle("PySide6 折线图示例")  # 设置窗口标题
        self.setGeometry(100, 100, 800, 600)  # 设置窗口的位置和大小
        self.timer = QTimer()  # 创建一个定时器
        self.timer.timeout.connect(self.update_chart)  # 连接定时器超时信号到update_chart方法
        self.timer.start(10)  # 设置定时器间隔为10毫秒，并启动定时器
        # print(help(QChart))  # 这行代码可以用于打印QChart类的帮助信息，目前被注释掉了
        self.chart_view = None  # 初始化图表视图为None
        self.series1 = QLineSeries()  # 创建一个折线序列对象
        self.series2 = QLineSeries()  # 创建一个折线序列对象
        # self.series1.setUseOpenGL(True)  # 设置折线序列使用OpenGL渲染
        # self.series2.setUseOpenGL(True)  # 设置折线序列使用OpenGL渲染
        self.init_chart()  # 调用初始化图表的方法

    def init_chart(self):  # 定义初始化图表的方法
        # 设置名称
        self.series1.setName("series1")  # 设置折线的名称
        self.series2.setName("series2")  # 设置折线的名称

        # 创建图表
        chart = QChart()  # 创建一个图表对象
        chart.addSeries(self.series1)  # 将折线序列添加到图表中
        chart.addSeries(self.series2)  # 将折线序列添加到图表中
        chart.setTitle("简单的折线图")  # 设置图表的标题
        # chart.setAnimationOptions(QChart.AnimationOption.SeriesAnimations)  # 设置图表不使用动画

        # 创建x轴和y轴
        axis_x = QValueAxis()  # 创建一个数值型x轴
        axis_y = QValueAxis()  # 创建一个数值型y轴
        chart.addAxis(axis_x, Qt.AlignmentFlag.AlignBottom)  # 将x轴添加到图表底部
        chart.addAxis(axis_y, Qt.AlignmentFlag.AlignLeft)  # 将y轴添加到图表左侧
        self.series1.attachAxis(axis_x)  # 将折线序列附着到x轴
        self.series1.attachAxis(axis_y)  # 将折线序列附着到y轴
        self.series2.attachAxis(axis_x)  # 将折线序列附着到x轴
        self.series2.attachAxis(axis_y)  # 将折线序列附着到y轴

        # 创建图表视图
        self.chart_view = QChartView(chart)  # 创建一个图表视图对象，并将图表添加进去
        self.chart_view.setRenderHint(QPainter.RenderHint.Antialiasing)  # 设置图表视图的渲染提示为抗锯齿

        # 设置主窗口的中心部件
        self.setCentralWidget(self.chart_view)  # 设置主窗口的中心部件为图表视图

    @profile
    def update_chart1(self):  # 定义更新图表的方法
        """
        使用append方法更新折线序列
        :return: 
        """
        for i in range(10):  # 循环10次
            random_integer = random.randint(1, 100)  # 生成一个1到100之间的随机整数
            self.series1.append(self.series1.count(), random_integer)  # 将新的点添加到折线序列中

        chart = self.chart_view.chart()  # 获取图表视图中的图表对象
        axis_x = chart.axes(Qt.Orientation.Horizontal)[0]  # 获取图表中的x轴对象
        axis_y = chart.axes(Qt.Orientation.Vertical)[0]  # 获取图表中的y轴对象
        axis_x.setRange(0, self.series1.count())  # 设置x轴的范围，使其从0到当前折线序列点的数量
        axis_y.setRange(0, 100)  # 设置y轴的范围，使其从0到100

    @profile
    def update_chart2(self):  
        """
        使用replace方法更新折线序列
        :return: 
        """
        data = self.series2.points()
        for i in range(10):  # 循环10次
            random_integer = random.randint(1, 100)  # 生成一个1到100之间的随机整数
            data.append(QPointF(len(data), random_integer))  # 将新的点添加到折线序列中

        self.series2.replace(data)  # 替换折线序列中的点

        chart = self.chart_view.chart()  # 获取图表视图中的图表对象
        axis_x = chart.axes(Qt.Orientation.Horizontal)[0]  # 获取图表中的x轴对象
        axis_y = chart.axes(Qt.Orientation.Vertical)[0]  # 获取图表中的y轴对象
        axis_x.setRange(0, self.series2.count())  # 设置x轴的范围，使其从0到当前折线序列点的数量
        axis_y.setRange(0, 100)  # 设置y轴的范围，使其从0到100

    @profile
    def update_chart(self):  # 定义更新图表的方法
        self.update_chart1()  # 调用更新图表的方法
        self.update_chart2()  # 调用更新图表的方法

if __name__ == "__main__":  # 确保只有在直接运行此脚本时才会执行下面的代码
    app = QApplication(sys.argv)  # 创建一个QApplication对象
    window = MainWindow()  # 创建一个MainWindow对象
    window.show()  # 显示主窗口
    sys.exit(app.exec())  # 进入应用程序的主循环，并等待退出

1.1 测试1

测试方法：定时器1秒刷新1次，每次在循环中添加10个点数据；
测试结果：
- 从整个函数看update_chart1耗时是update_chart2的6.5倍；
- 从单行代码看append耗时是replace的11.3倍；

在这里插入图片描述

1.2 测试2

测试方法：定时器1秒刷新1次，每次在循环中添加1000个点数据；
测试结果：
- 从整个函数看update_chart1耗时是update_chart2的199倍；
- 从单行代码看append耗时是replace的750倍；

在这里插入图片描述

1.3 测试3

测试方法：定时器10毫秒刷新1次，每次在循环中添加10个点数据；
测试结果：
- 从整个函数看update_chart1耗时是update_chart2的5.57倍；
- 从单行代码看append耗时是replace的8.82倍；

在这里插入图片描述

2 开启OpenGL

环境	说明
系统	windows10
python	3.13
pyside6	6.8.3
性能分析工具	line_profiler_pycharm

如下所示，对比开启OpenGL和开启OpenGL的性能区别；当使用appeng添加数据时，开启opengl和不开opengl的区别最大；

示例代码：

import random  # 导入random模块，用于生成随机数
import sys

from PySide6.QtCharts import QChart, QChartView, QLineSeries, QValueAxis  # 导入QtCharts模块，用于创建图表和轴
from PySide6.QtCore import QTimer  # 导入QTimer，用于定时更新图表
from PySide6.QtCore import Qt  # 导入Qt核心模块，用于设置对齐方式等
from PySide6.QtGui import QPainter  # 导入QPainter，用于设置图表的渲染提示
from PySide6.QtWidgets import QApplication, QMainWindow  # 导入PySide6的QApplication和QMainWindow类
from line_profiler_pycharm import profile
from PySide6.QtCore import QPointF

class MainWindow(QMainWindow):  # 定义MainWindow类，继承自QMainWindow
    def __init__(self):
        super().__init__()  # 调用父类的构造函数
        self.setWindowTitle("PySide6 折线图示例")  # 设置窗口标题
        self.setGeometry(100, 100, 800, 600)  # 设置窗口的位置和大小
        self.timer = QTimer()  # 创建一个定时器
        self.timer.timeout.connect(self.update_chart)  # 连接定时器超时信号到update_chart方法
        self.timer.start(1000)  # 设置定时器间隔为10毫秒，并启动定时器
        self.chart_view = None  # 初始化图表视图为None
        self.series1 = QLineSeries()  # 创建一个折线序列对象
        self.series2 = QLineSeries()  # 创建一个折线序列对象
        self.series1.setUseOpenGL(True)  # 设置折线序列使用OpenGL渲染
        # self.series2.setUseOpenGL(True)  # 设置折线序列使用OpenGL渲染
        self.init_chart()  # 调用初始化图表的方法

    def init_chart(self):  # 定义初始化图表的方法
        # 设置名称
        self.series1.setName("series1")  # 设置折线的名称
        self.series2.setName("series2")  # 设置折线的名称

        # 创建图表
        chart = QChart()  # 创建一个图表对象
        chart.addSeries(self.series1)  # 将折线序列添加到图表中
        chart.addSeries(self.series2)  # 将折线序列添加到图表中
        chart.setTitle("简单的折线图")  # 设置图表的标题
        # chart.setAnimationOptions(QChart.AnimationOption.SeriesAnimations)  # 设置图表不使用动画

        # 创建x轴和y轴
        axis_x = QValueAxis()  # 创建一个数值型x轴
        axis_y = QValueAxis()  # 创建一个数值型y轴
        axis_y.setRange(0, 100)  # 设置y轴的范围，使其从0到100
        chart.addAxis(axis_x, Qt.AlignmentFlag.AlignBottom)  # 将x轴添加到图表底部
        chart.addAxis(axis_y, Qt.AlignmentFlag.AlignLeft)  # 将y轴添加到图表左侧
        self.series1.attachAxis(axis_x)  # 将折线序列附着到x轴
        self.series1.attachAxis(axis_y)  # 将折线序列附着到y轴
        self.series2.attachAxis(axis_x)  # 将折线序列附着到x轴
        self.series2.attachAxis(axis_y)  # 将折线序列附着到y轴

        # 创建图表视图
        self.chart_view = QChartView(chart)  # 创建一个图表视图对象，并将图表添加进去
        self.chart_view.setRenderHint(QPainter.RenderHint.Antialiasing)  # 设置图表视图的渲染提示为抗锯齿

        # 设置主窗口的中心部件
        self.setCentralWidget(self.chart_view)  # 设置主窗口的中心部件为图表视图

    @profile
    def update_chart1(self):  # 定义更新图表的方法
        """
        开启OpenGL渲染，使用append方法更新折线序列
        :return:
        """
        for i in range(10):  # 循环10次
            random_integer = random.randint(1, 100)  # 生成一个1到100之间的随机整数
            self.series1.append(self.series1.count(), random_integer)  # 将新的点添加到折线序列中


    @profile
    def update_chart2(self):
        """
        不开启OpenGL渲染，使用append方法更新折线序列
        :return:
        """
        for i in range(10):  # 循环10次
            random_integer = random.randint(1, 100)  # 生成一个1到100之间的随机整数
            self.series2.append(self.series2.count(), random_integer)  # 将新的点添加到折线序列中


    @profile
    def update_chart(self):  # 定义更新图表的方法
        self.update_chart1()  # 调用更新图表的方法
        self.update_chart2()  # 调用更新图表的方法

        chart = self.chart_view.chart()  # 获取图表视图中的图表对象
        axis_x = chart.axes(Qt.Orientation.Horizontal)[0]  # 获取图表中的x轴对象
        max_x = self.series2.count()
        axis_x.setRange(0, max_x)  # 设置x轴的范围，使其从0到当前折线序列点的数量

if __name__ == "__main__":  # 确保只有在直接运行此脚本时才会执行下面的代码
    app = QApplication(sys.argv)  # 创建一个QApplication对象
    window = MainWindow()  # 创建一个MainWindow对象
    window.show()  # 显示主窗口
    sys.exit(app.exec())  # 进入应用程序的主循环，并等待退出

2.1 测试1

测试方法：定时器1秒刷新1次，每次在循环中添加10个点数据；
测试结果：
- 从整个函数看update_chart2耗时是update_chart1的9.7倍；
- 从单行代码看append添加数据不开启opengl耗时是开启opengl的21.3倍；

在这里插入图片描述

2.2 测试2

测试方法：定时器1秒刷新1次，每次在循环中添加1000个点数据；
测试结果：
- 从整个函数看update_chart2耗时是update_chart1的123倍；
- 从单行代码看append添加数据不开启opengl耗时是开启opengl的169倍；

在这里插入图片描述

2.3 测试3

测试方法：定时器10毫秒刷新1次，每次在循环中添加10个点数据；
测试结果：
- 从整个函数看update_chart2耗时是update_chart1的72.5倍；
- 从单行代码看append添加数据不开启opengl耗时是开启opengl的113倍；

在这里插入图片描述

2.4 测试4

测试方法：将使用append添加数据改为使用replace添加数据，定时器10毫秒刷新1次，每次在循环中添加10个点数据；
测试结果：
- 从整个函数看update_chart2耗时是update_chart1的1.84倍；
- 从单行代码看replace添加数据不开启opengl耗时是开启opengl的11倍；

测试代码：

    @profile
    def update_chart1(self):  # 定义更新图表的方法
        """
        开启OpenGL渲染，使用append方法更新折线序列
        :return:
        """
        data = self.series1.points()
        for i in range(10):  # 循环10次
            random_integer = random.randint(1, 100)  # 生成一个1到100之间的随机整数
            data.append(QPointF(len(data), random_integer))  # 将新的点添加到折线序列中

        self.series1.replace(data)  # 替换折线序列中的点
    @profile
    def update_chart2(self):
        """
        不开启OpenGL渲染，使用append方法更新折线序列
        :return:
        """
        data = self.series2.points()
        for i in range(10):  # 循环10次
            random_integer = random.randint(1, 100)  # 生成一个1到100之间的随机整数
            data.append(QPointF(len(data), random_integer))  # 将新的点添加到折线序列中

        self.series2.replace(data)  # 替换折线序列中的点