Ebitengine项目在macOS系统下的全屏模式FPS性能问题分析

在Ebitengine游戏引擎开发过程中，开发团队发现了一个关于macOS系统下全屏模式性能表现的有趣现象。当使用特定方式进入全屏时，帧率无法达到预期的120Hz，而通过系统标准方式进入全屏则表现正常。

问题现象

在搭载Apple M3 Pro处理器的MacBook Pro设备上运行Ebitengine的窗口大小示例程序时，开发者观察到了以下现象：

1. 通过程序内置快捷键（F键）切换至全屏模式时，帧率无法达到预期的120FPS
2. 通过点击macOS窗口的绿色最大化按钮进入全屏时，帧率表现正常
3. 该问题在Ebitengine v2.6.3版本和最新开发版本中都存在

技术背景

Ebitengine是一个使用Go语言编写的2D游戏引擎，它支持跨平台运行，包括macOS系统。在macOS上，全屏模式的实现涉及到与Quartz Compositor窗口管理器的交互，以及Metal图形API的调用。

现代macOS设备，特别是配备ProMotion显示屏的MacBook Pro，支持高达120Hz的刷新率。游戏引擎需要正确配置显示模式才能充分利用这一高刷新率特性。

问题分析

经过初步调查，开发团队排除了以下可能原因：

1. 系统架构差异（ARM64 vs x86_64）不是根本原因
2. 显示刷新率本身的差异（60Hz vs 120Hz）也不是直接原因

更深入的分析表明，问题可能与以下方面有关：

1. 不同全屏切换方式导致的窗口上下文重建过程差异
2. 显示模式切换时的同步机制
3. 图形API状态在模式切换时的保持情况

解决方案

开发团队通过代码调整解决了这个问题，主要改动包括：

1. 优化了全屏模式切换时的窗口上下文处理
2. 改进了显示模式切换的同步机制
3. 修复了可能导致窗口上部出现闪烁的底层问题

值得注意的是，虽然开发者未能创建一个最小化重现案例来完全复现窗口闪烁问题，但相关修复确实同时解决了FPS性能问题和视觉异常问题。

技术启示

这个案例为跨平台游戏开发提供了几个重要启示：

1. 不同平台的全屏实现机制可能有细微但重要的差异
2. 用户交互路径（如快捷键vs系统按钮）可能导致不同的底层调用序列
3. 高刷新率显示支持需要特别注意模式切换时的状态管理

对于使用Ebitengine或其他游戏引擎的开发者来说，当遇到类似性能问题时，建议：

1. 测试不同交互路径下的性能表现
2. 关注模式切换时的上下文重建过程
3. 考虑不同硬件配置可能带来的行为差异

该问题的解决展示了Ebitengine团队对跨平台细节的关注和对性能优化的持续追求，为游戏开发者提供了更稳定可靠的开发基础。