前言
在挑选JavaScript 2D物理引擎的时候，不外乎两种主流的选择：第一种是老牌的Box2D，最开始的版本是C++实现的，后来有了很多种实现，比如flash版本和js版本，具体可看：https://stackoverflow.com/que...；第二种是新潮的matter-js，matter-js比较轻量，API和文档都比较有友好。
本文简单对两个引擎的性能在不同平台上进行对比，其中Box2D采用的是TypeScript实现的版本：https://github.com/flyover/bo...， 作者仍然在更新，matter-js采用的是0.14.2版本（感觉作者已经更新不动这个库了:),大半年都不怎么活跃了）。
测试案例
在屏幕随机位置重复创建相同的矩形刚体，使之自由落体到底部，计算不同刚体数量下，全部刚体落地后每一帧的物理计算平均耗时。下面是测试中的一些截图：
影响性能的因素
机器本身的配置；
JIT：苹果端微信小游戏没有JIT，性能会受到一些影响；
刚体的随机性：刚体在随机位置生成的过程中，如果与其他刚体重叠，物理引擎需要更多的性能消耗来修正重叠，因此，每次运行测试用例数据上都不可避免会有波动。
引擎本身的设计：比如matter-js没有圆形的定义，创建圆形刚体本质上是创建25边形，而Box2d天然就设计了圆形刚体，所以对于圆形刚体，两个引擎会存在不小的差异。
数据采集
因为是测试物理引擎的性能，这里不考虑FPS，只采集物理引擎更新每一帧的时间，因为除开物理引擎，渲染引擎（PixiJS）也会带来性能消耗。
// Box2d数据打点
let positionIterations = 3;
let velocityIterations = 8;
let timeStep = 1 / 60;
// 数据打点函数细节略
Performance.startPoint('box2dUpdateCost');
world.Step(timeStep, velocityIterations, positionIterations);
Performance.endPoint('box2dUpdateCost');// matter-js数据打点
Performance.startPoint('matterUpdateCost');
matter.Engine.update(this.engine, 1e3 / this.fps);
Performance.endPoint('matterUpdateCost');// 计算平均耗时
function calAverage(list, key) {
let sum = list.reduce((total, curr) => curr[key] + total, 0);
console.log(sum / list.length)
}
// 所有数据会收集到一个数组里面
let data = Performance.print();
//calAverage(data, 'matterUpdateCost');
calAverage(data, 'box2dUpdateCost');
Box2D数据
| 机型 | 10个刚体 | 20个刚体 | 50个刚体 | 100个刚体 | 200个刚体 | 300个刚体 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MacBook Pro 2015 | 0.2ms | 0.4ms~0.5ms | 0.6ms~0.8ms | 1.3ms~1.6ms | 4.6ms~5.6ms | 7ms~8ms |
| iPhone7 Plus微信小游戏 | 3.3ms~3.5ms | 4.5ms~5.5ms | 7.5ms~8.5ms | 13ms~14ms | 33ms | 60ms+ |
| OPPO R11 Plus微信小游戏 | 1.5ms~2.5ms | 1.8ms~3ms | 3.6ms | 6ms~8ms | 9ms~12ms | 17ms~19ms |
matter-js数据
| 机型 | 10个刚体 | 20个刚体 | 50个刚体 | 100个刚体 | 200个刚体 | 300个刚体 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MacBook Pro 2015 | 0.5ms~0.6ms | 0.6ms~1ms | 2ms~3ms | 3.5ms~4ms | 6ms~8ms | 12ms~13ms |
| iPhone7 Plus微信小游戏 | 2.3ms~2.8ms | 3.0ms~3.5ms | 6.0ms~6.5ms | 11.5ms~12ms | 26ms~28ms | 45ms |
| OPPO R11 Plus微信小游戏 | 1.5ms~2.5ms | 2.5ms | 5~6ms | 8ms | 12ms~14ms | 30ms |
结论
在PC端，Box2d全面战胜了matter-js，在苹果的微信小游戏端，因为没有JIT，Box2d性能反而不如matter-js，而回到安卓的微信小游戏端，因为有JIT，Box2d同样是可以战胜matter-js的。
关于圆形刚体
上面提到了两个引擎对于圆形刚体的设计，因为matter-js没有正统的圆形，我大胆猜测圆形刚体的性能Box2D会大大高于matter-js!
特意去翻了下各自的源码，首先我们来看看matter-js的：
Bodies.circle = function(x, y, radius, options, maxSides) { options = options || {};
var circle = {
label: 'Circle Body',
circleRadius: radius
};
// approximate circles with polygons until true circles implemented in SAT maxSides = maxSides || 25;
var sides = Math.ceil(Math.max(10, Math.min(maxSides, radius))); // optimisation: always use even number of sides (half the number of unique axes)
if (sides % 2 === 1)
sides += 1;
return Bodies.polygon(x, y, sides, radius, Common.extend({}, circle, options));
};从上面的代码可得，matter-js将25边形当成圆，这里在进行碰撞检测的时候，会比纯圆有更多的计算量，不知道matter-js作者是出于什么目的这样设计。
再来看看Box2D版本的实现:
class b2CircleShape extends b2Shape { constructor(radius = 0) {
super(exports.b2ShapeType.e_circleShape, radius);
this.m_p = new b2Vec2();
}
Set(position, radius = this.m_radius) {
this.m_p.Copy(position);
this.m_radius = radius;
return this;
}
}与matter-js相比，Box2D的圆与多边形是独立的。
多说无益，我们对比下100个刚体状态下，两个引擎的数据对比，为了凸显差距，我们选择Box2D打不过matter-js的苹果端微信小游戏平台查看数据:
| 引擎 | 耗时 |
|---|---|
| Box2D | 8ms |
| matter-js | 25ms |
我们可以得出一个有意思的结论：同样是100个刚体，矩形刚体的耗时是13ms~14ms，而圆形刚体的耗时下降到了8ms，这对于一些弹球类的游戏无疑是福音，据我的观察，100个圆形刚体在苹果端微信小游戏下面丝毫不会卡顿。而matter-js的耗时从11.5ms~12ms上升到了25ms，显然就是在越多边形碰撞检测需要的计算量越大！
