コアコンセプトテクノロジー山本礼貴さんの勉強会発表資料です。 WPFのチューニングに関するノウハウで、まさに実践で苦労の末に獲得し、惜しげも無く公開。全4回のうちの第1部です。 今後も楽しみなセッションです。

1. Microsoftを16倍出し抜く
C#＋WPF開発手法
第1回（1倍までの道）
山本礼貴

2. 誰のためか
 対象者
 C#と.NET Frameworkに対する大まかな知識を持つ人
 WPFに対する大まかな知識を持つ人
 動機
 WPFのプログラムの動作が遅いという懸念や不満

3. 頂上までの道
WPFの根本的問
題を解決する
(16倍～)
WPF
を制御する
（4～16倍）
WPFを効率的に使う
（1～4倍）
誤った使い方をしないこと
（～1倍）

4. アジェンダ
 高速化って何？
 WPFの構造
 流れと弱点と対策を知る
 まとめと次回予告

5. 高速化って何？
基礎が最初に必要です。４ページでおさらいします。

6. 一般的手法
（今日は一部しか扱いま
せんが）
 正しいデータ構造（コレクションの特性を活かす）
 求められるのは変更に対する強さなのか、検索に対する高速性
なのか、列挙の速度なのか、省メモリなのか。
 効率的なアルゴリズム
 データ構造に合わせた手法を選ぶ。
 同じ処理を無駄に繰り返さないこと（遅延評価、イベント集約
等は重要なテクニック）。
 チューニング
 コードのほとんどはループ。ループを速くすれば速くなる。し
ないループ（省略したループ）が最も早い。
 短いコードは速いことが多い（LINQは例外）。
 ボトルネックの発見と除去（ベンチマークは徹底的に）。
 この色の部分はマイクロソフトが極めて重視してます。

7. .NET Framework
では
（この部分も今日のネタ
ではありませんが）
 糖衣構文（シンタックスシュガー）の解釈に対する正しい理
解
 メモリ転送量と演算量を把握すること。
 ガーベージコレクションの動きを把握すること。
 IL（中間コード）を確認しながらコードを書くこと。
 いやそもそも、どんな機械語になるのか理解すること。

8. WPFでは
（構造を知ってないと、
一般的手法を役立てる場
所を見失います）
 ４つのパスを理解すること（時間軸の区分）
 イベント処理とユーザーコード
 バインディングパス
 レイアウトパス
 描画パス
 情報の所在と関連を理解すること（メモリ空間軸の区分）
 アンマネージ領域
 OSに依存するリソース群
 マネージ領域
 クラスと構造体
 ビジュアルツリーとロジカルツリー
 依存関係プロパティ
 描画命令バッファ（隠ぺいされている）
 テクスチャ（隠ぺいされている）
 デバイスのステート管理（隠ぺいされている）
今日のネタ
次回以降のネタ

9. WPFは遅い？
 「悪いパターン」が内在しています
 パネルの基底クラスに無駄なソートが含まれています。
 依存関係プロパティへのアクセスはMicrosoftが主張するほど速
くありません。（特にPropertyMetadataの種類に気を付けま
しょう）
 Microsoftが推奨しない使い方は設計通りの速度が出ません。
 リッチゆえに遅い部分が存在します
 実は、アンチエイリアスを解除するだけで5倍くらい高速にな
ります。
 Freezeするだけで速くなる部分があります。
 構造を理解せずに使うと遅いところがあります
 プロパティ変更から再描画に至るまでにパスを理解していない
と、速くすることができません。
 見えないコストを理解していないと、それ以前のすべての動作
と無関係に遅くなります。
本日の主なネタ

10. WPFの構造
時間軸上の構造を知った上で、やってはいけないことを
理解しましょう。すべてはその後。

11. WPFの骨格１
（概念）
ユーザー
コード
• 入力やイベントの処理
• Model層の変更(データの更新)
• ViewModel層への変更通知(表示層への伝達経路)
データバイ
ンディング
• ViewModel層の変更をViewに伝達(表示の更新のための設定)
• レイアウトパス用のフラグ設定(要サイズ測定、要配置・再描画)
レイアウト
パス
• コントロールのサイズ測定
• コントロールの配置と描画内容の確定
描画パス
• 最適な方法で描画を実施する（DirectXを内部で使用しています）
MVVMという手法を用いても用いなくても、流れは同じです。

12. WPFの骨格２
（実装）
具体的にどこに記述され
るのか。
理想的にはこれを無駄な
く循環させたい。
ユーザー
コード
• あらゆるユーザーコード
• イベントハンドラ
データバイ
ンディング
• XAMLで記述する部分と依存関係プロパティ
• OnXXXXXChanged等
レイアウト
パス
• MeasureOverride
• ArrangeOverride/OnRender
描画パス
• 描画（要はここに速くたどり着きたいだけ）

13. 流れと弱点と対策を
知る
入力から描画までを淀みなく扱うことで、Microsoftが想
定した速度を得ることができます。

14. 知るべき
共通ルール
(イベント集約とは）
プロパティA変更→
イベント
パスA パスB
プロパティA変更→
イベント
プロパティA
変更通知
 同一パス内において、１変更に対して１イベントが発生しま
す。
 各パスの間において、変更箇所の集約がなされているため、
次のパスは１回しか動かないようになっています。
 パスとパスの間は後続処理で非同期です。
例えば、Width/Heightを変更した際に、
2回のPropertyChangedイベントが発生します。
変更の都度イベントが生じます。
しかし、レイアウトパスでの処理は1回に集約されます。
このイベント集約を活用することができると、
本来の速度を獲得できます。
(１回)

15. ユーザーコード
×
バインディング
 依存関係プロパティを何回
変更してもバインディング
処理は１回です。
 依存関係プロパティに書く
処理自体が重たいので要注
意（最小限の書き込み回数
を心がけてください）
 Opacity（透過率）の設定
はコントロールに対して極
力行わないようにしましょ
う。
 可能な限りFreezeしましょ
う。
 バインディングはパスが違
うために非同期なので、要
注意です。
ユーザー
コード
• 入力やイベント
の処理
• Model層の変更
• ViewModel層への
変更通知
データバ
インディ
ング
• ViewModel層の変
更をViewに伝達
• レイアウトパス
用のフラグ設定
（要サイズ測定、
要配置・描画）

16. バインディング
×
レイアウトパス
 バインディング中に、依存
関係プロパティは変更され
ます。
 無限ループに陥らない範囲
でのプロパティ変更は自由
です（ただし、遅い）。
 描画命令の蓄積
（OnRender）までがレイア
ウト処理です。
 レイアウトパスの中で、依
存関係プロパティの変更を
すると、バインディングと
レイアウトパスはやり直し
です（初心者がはまる罠）。
データバ
インディ
ング
• ViewModel層の変
更をViewに伝達
• レイアウトパス
用のフラグ設定
（要サイズ測定、
要配置・描画）
レイアウ
トパス
• コントロールの
サイズ測定
• コントロールの
配置と描画内容
の確定

17. レイアウトパス
×
描画パス
 OnRenderが呼ばれた順序で
描画されるわけではありま
せん。
 通常はPanel.Zindexの順序
で描画されます。
 内部的にはビジュアルツ
リーの親子リレーション
シップが構築された順序で
描画されます。
 描画パスにはユーザーコー
ドの介在余地はありません
が、OnRenderの書き方と
Opacityの設定が悪いと遅
くなります。
レイア
ウトパ
ス
• コントロール
のサイズ測定
• コントロール
の配置と描画
内容の確定
描画パ
ス
• 最適な方法で
描画を実施す
る（DirectXを
内部で使用し
ています）

18. WPFの急所
３選
 全パネル内の最凶ボトルネックはPanel.ZIndexのソート
 子要素が１つでも変わるとZIndexを工夫もなくソートしていま
す。Childrenの着脱を最小限にする必要があります。
 Canvas,Grid,StackPanel等、すべてのパネルはPanelを継承し、
Panelの機能をすべて使っています。
 レイアウトパス（Measure/Arrange/OnRender）で依存関係プ
ロパティ変更をすること
 再バインディングが実施されて、レイアウトパスが何度も走り
ます。
 描画パスにおいてコントロールの透過率変更は極力回避。せ
めてブラシの色の透過率を変えましょう。
 透過率を実現するために、一時テクスチャを生成して描画する
ことがあります。死ぬほど重いです。
 そもそも透過率変更はDirect3D内部のFlush処理を呼ぶことが多
いので、描画の終了待ちが挟まれます。
 次点：Freezeしていない描画要素
 イベント乱れ打ち状態になる場合があります。

19. まとめと
次回予告
 まとめ（まず１倍の速度を得ます）
 流れを乱さなければ設計通りの速度を得ることができます。
 実際に遅いと言われる例は、前述のパスの振る舞いを無視してい
るケースが圧倒的に多い。
 急所に極力触れないようにすることが大切。
 次回以降予告
 ビジュアルツリーを理解しましょう。ビジュアルツリーを効率
的に再描画するアルゴリズムと実装方法。
 Panel.ZIndexをどうやって解決するか。
MSDNにすら詳述されない（でもリファレンスコードを読めば
はっきりと読み取れる）最速のパネルの作り方とは・・・。
MVVMでも旧方式でも効いてくる方法があります。

20. ご清聴ありがとう
ございました。
http://proprogrammer.hatenadiary.jp/
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