OpenGL中是否应共享或克隆着色器以降低glUniform调用开销？

别为了省那点glUniform调用就整套克隆着色器程序，这种操作实际收益极低，反而会引入远超出预期的性能损耗。

• 很多人高估了glUniform的开销：现代OpenGL驱动里，只要不触发跨程序的状态切换，给当前绑定的着色器更新uniform是极轻量的操作，单次调用耗时基本在纳秒级。你提到的20个对象专属参数的全部更新，总耗时往往还赶不上一次普通draw call的固定开销，根本到不了需要靠重构渲染流程优化的瓶颈程度。
• 克隆着色器的隐形成本被严重低估：别觉得克隆program只是多存几个uniform值，实际上每创建一个独立的program对象，驱动就要为它分配独立的uniform存储、完成链接校验流程，还要占用GPU端的指令缓存空间。如果你给场景里的N个物体各克隆一份逻辑完全一致的着色器，驱动需要维护的程序状态量会随物体数量线性上升，甚至会因为重复的程序指令把GPU指令缓存占满，导致程序切换时的缓存命中率暴跌——这部分的性能损失，可能是你省下的那点uniform更新开销的几十上百倍。
• 克隆方案根本达不到你预想的效果：uniform是绑定在单个program实例上的独立存储，就算你克隆出再多程序，物体专属的参数还是得填到每个克隆程序的存储里。要么提前为每个物体预存一份带专属参数的program，带来不可控的内存占用；要么在绘制时临时创建program填参数，这部分程序创建、销毁的开销更是大到完全无法接受，纯纯的得不偿失。

如果你真的通过性能剖析确认，逐次更新20个uniform已经成了可感知的瓶颈，根本不需要走到克隆着色器这一步：

• 把所有对象专属的20个参数打包成Uniform Buffer Object (UBO)，映射成固定的uniform块，绑定在共享program的固定绑定点上。切换绘制对象时，只需要一次glBindBufferRange调用，就能把当前对象对应的参数块关联到程序上，单这一步就能替代全部20次单独的glUniform调用，开销比逐次更新低一个数量级，同时完全保留单个共享program的所有优势。
• 至于MVP矩阵、法线矩阵这类每个物体都不一样的动态参数，本来就没有优化空间：就算你克隆了着色器，这些参数每个物体的取值都不同，你还是得逐次更新，半毛钱都省不下来。

实际开发中99%的场景下，你会发现逐次更新20个uniform的耗时占总渲染耗时的比例不到1%。与其在这抠几纳秒的API调用开销，不如把精力放在减少draw call、优化纹理采样效率这类真正影响性能的大头问题上。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者xalpha