JUNG-大图可视化

Question

我目前正在开发一种使用图和Java JUNG图可视化库来可视化宏基因组学数据的工具。

当显示大约1000个节点时，我会遇到一个延迟，这是通过移动摄像机或拖动某些节点来实现的。

有没有可以用来改善这种情况的技巧？ 我读了一些关于将窗口分为几部分的内容，并且只适用于正在显示的面板的一部分，但是我不明白这一点。

谢谢。

Answer 1

该问题可能被认为过于笼统，因为优化的自由度太多了。 如果不是重复的话，那么至少存在一些相关的问题（ 改进JUNG图的呈现 ， JUNG无法显示大图？或其他）。

但是，我会在这里尝试回答：

通常，使用JUNG，您可以轻松地并用几行代码来创建一个具有令人印象深刻的默认功能（交互）和许多功能的漂亮图形。 在这方面，JUNG并非主要针对绘制具有1000个顶点的图形。 相反，它的目的是很好地绘制具有数十个（或几百个）顶点和边的图形。

（实际上，从理论上以信息可视化的角度来看，绘制具有> 1000个顶点的图形几乎毫无意义。至少，如果没有过度的缩放和平移，您将无法从图形中直观地提取任何信息。 ）

当您要绘制具有许多顶点和许多边的图形时，可以使用一些选项来提高性能。 （您没有说出边的数量。在很多情况下，这是最昂贵的东西！）。

根据我的经验，提高渲染性能的最重要的事情就是...

禁用抗锯齿！

严重的是，这确实很昂贵。 在荣格，这可以做到

visualizationViewer.getRenderingHints().remove(
    RenderingHints.KEY_ANTIALIASING)

除此之外，还有许多提高性能的选项，但是，当然，它们全都取决于您要牺牲哪种视觉功能。 下面的示例显示了一个具有2500个顶点和5000个边的图形。 默认情况下，它非常慢。 improvePerformance方法包含有关如何使可视化速度更快的几个选项。 即使仅禁用抗锯齿功能，在我的机器（速度较慢）上，性能还是可以接受的。

_{根据评论进行编辑/扩展：}

import java.awt.Dimension;
import java.awt.RenderingHints;
import java.awt.Stroke;
import java.awt.geom.Point2D;
import java.util.Random;

import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.SwingUtilities;

import org.apache.commons.collections15.Predicate;

import edu.uci.ics.jung.algorithms.layout.FRLayout;
import edu.uci.ics.jung.algorithms.layout.Layout;
import edu.uci.ics.jung.graph.DirectedSparseGraph;
import edu.uci.ics.jung.graph.Graph;
import edu.uci.ics.jung.graph.util.Context;
import edu.uci.ics.jung.graph.util.Pair;
import edu.uci.ics.jung.visualization.Layer;
import edu.uci.ics.jung.visualization.RenderContext;
import edu.uci.ics.jung.visualization.VisualizationViewer;
import edu.uci.ics.jung.visualization.control.DefaultModalGraphMouse;
import edu.uci.ics.jung.visualization.decorators.EdgeShape;
import edu.uci.ics.jung.visualization.renderers.BasicEdgeRenderer;
import edu.uci.ics.jung.visualization.transform.shape.GraphicsDecorator;

public class JungPerformance 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        SwingUtilities.invokeLater(new Runnable()
        {
            @Override
            public void run()
            {
                createAndShowGUI();
            }
        });
    }

    private static void createAndShowGUI()
    {
        JFrame f = new JFrame();
        f.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

        Graph<String, String> g = createGraph();

        Dimension size = new Dimension(800,800);
        VisualizationViewer<String, String> vv = 
            new VisualizationViewer<String, String>(
                new FRLayout<String, String>(g, size));
        DefaultModalGraphMouse<String, Double> graphMouse = 
            new DefaultModalGraphMouse<String, Double>();
        vv.setGraphMouse(graphMouse); 

        improvePerformance(vv);

        f.getContentPane().add(vv);
        f.setSize(size);
        f.setLocationRelativeTo(null);
        f.setVisible(true);
    }

    // This method summarizes several options for improving the painting
    // performance. Enable or disable them depending on which visual features
    // you want to sacrifice for the higher performance.
    private static <V, E> void improvePerformance(
        VisualizationViewer<V, E> vv)
    {
        // Probably the most important step for the pure rendering performance:
        // Disable anti-aliasing
        vv.getRenderingHints().remove(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING);

        // Skip vertices that are not inside the visible area. 
        doNotPaintInvisibleVertices(vv);

        // May be helpful for performance in general, but not appropriate 
        // when there are multiple edges between a pair of nodes: Draw
        // the edges not as curves, but as straight lines:
        vv.getRenderContext().setEdgeShapeTransformer(new EdgeShape.Line<V,E>());

        // May be helpful for painting performance: Omit the arrow heads
        // of directed edges
        Predicate<Context<Graph<V, E>, E>> edgeArrowPredicate = 
            new Predicate<Context<Graph<V,E>,E>>()
        {
            @Override
            public boolean evaluate(Context<Graph<V, E>, E> arg0)
            {
                return false;
            }
        };
        vv.getRenderContext().setEdgeArrowPredicate(edgeArrowPredicate);

    }

    // Skip all vertices that are not in the visible area. 
    // NOTE: See notes at the end of this method!
    private static <V, E> void doNotPaintInvisibleVertices(
        VisualizationViewer<V, E> vv)
    {
        Predicate<Context<Graph<V, E>, V>> vertexIncludePredicate = 
            new Predicate<Context<Graph<V,E>,V>>()
        {
            Dimension size = new Dimension();

            @Override
            public boolean evaluate(Context<Graph<V, E>, V> c)
            {
                vv.getSize(size);
                Point2D point = vv.getGraphLayout().transform(c.element);
                Point2D transformed = 
                    vv.getRenderContext().getMultiLayerTransformer()
                        .transform(point);
                if (transformed.getX() < 0 || transformed.getX() > size.width)
                {
                    return false;
                }
                if (transformed.getY() < 0 || transformed.getY() > size.height)
                {
                    return false;
                }
                return true;
            }
        };
        vv.getRenderContext().setVertexIncludePredicate(vertexIncludePredicate);

        // NOTE: By default, edges will NOT be included in the visualization
        // when ONE of their vertices is NOT included in the visualization.
        // This may look a bit odd when zooming and panning over the graph.
        // Calling the following method will cause the edges to be skipped
        // ONLY when BOTH their vertices are NOT included in the visualization,
        // which may look nicer and more intuitive
        doPaintEdgesAtLeastOneVertexIsVisible(vv);
    }

    // See note at end of "doNotPaintInvisibleVertices"
    private static <V, E> void doPaintEdgesAtLeastOneVertexIsVisible(
        VisualizationViewer<V, E> vv)
    {
        vv.getRenderer().setEdgeRenderer(new BasicEdgeRenderer<V, E>()
        {
            @Override
            public void paintEdge(RenderContext<V,E> rc, Layout<V, E> layout, E e) 
            {
                GraphicsDecorator g2d = rc.getGraphicsContext();
                Graph<V,E> graph = layout.getGraph();
                if (!rc.getEdgeIncludePredicate().evaluate(
                        Context.<Graph<V,E>,E>getInstance(graph,e)))
                    return;

                Pair<V> endpoints = graph.getEndpoints(e);
                V v1 = endpoints.getFirst();
                V v2 = endpoints.getSecond();
                if (!rc.getVertexIncludePredicate().evaluate(
                        Context.<Graph<V,E>,V>getInstance(graph,v1)) && 
                    !rc.getVertexIncludePredicate().evaluate(
                        Context.<Graph<V,E>,V>getInstance(graph,v2)))
                    return;

                Stroke new_stroke = rc.getEdgeStrokeTransformer().transform(e);
                Stroke old_stroke = g2d.getStroke();
                if (new_stroke != null)
                    g2d.setStroke(new_stroke);

                drawSimpleEdge(rc, layout, e);

                // restore paint and stroke
                if (new_stroke != null)
                    g2d.setStroke(old_stroke);
            }
        });
    }


    public static Graph<String, String> createGraph() 
    {
        Random random = new Random(0);
        int numVertices = 2500;
        int numEdges = 5000;
        Graph<String, String> g = new DirectedSparseGraph<String, String>();
        for (int i=0; i<numVertices; i++)
        {
            g.addVertex("v"+i);
        }
        for (int i=0; i<numEdges; i++)
        {
            int v0 = random.nextInt(numVertices);
            int v1 = random.nextInt(numVertices);
            g.addEdge("e"+i, "v"+v0, "v"+v1);
        }
        return g;
    }    
}

Answer 2

@ Marco13的答案很好。 我将补充（作为JUNG的作者之一），JUNG当前在可视化缩放方面的主要缺陷是缺乏良好的空间数据结构。 结果，对于较大的图形，力导向布局和交互式可视化都可能非常慢。

在某个时候，我们将解决这个问题（欢迎补丁:)）。