Плавное рисование с использованием Java2d без конвейеров Opengl или Direct3d?

Многие вещи бросаются мне в глаза и пугают меня...

1. Вы не соблюдаете контракт нити/Swing. Все обновления пользовательского интерфейса ДОЛЖНЫ выполняться с помощью потока диспетчеризации событий. Весь долгий и блокирующий код должен выполняться в фоновом потоке.
2. Ваш «анимационный цикл» поглощает много процессорного времени, ничего не делая. Поток должен спать между циклами (или, по крайней мере, должен рисовать только тогда, когда что-то изменилось), это должно снизить общую нагрузку на систему.

Я попробовал несколько решений.

Хотя у меня не было «значительных» проблем, это действительно простые примеры, но в целом я добился лучшей производительности с параметрами JVM по умолчанию.

Стратегия буферизации

Это в основном то, что у вас было, начните хорошо с EDT и используйте стратегию буфера, которую вы использовали

public class SimpleAnimationTest {

    private boolean running = true;
    private Rectangle box = new Rectangle(0, 90, 10, 10);
    private int dx = 4;
    protected static final int WIDTH = 200;
    protected static final int HEIGHT = 200;

    public static void main(String[] args) {
        new SimpleAnimationTest();
    }

    public SimpleAnimationTest() {
        EventQueue.invokeLater(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    UIManager.setLookAndFeel(UIManager.getSystemLookAndFeelClassName());
                } catch (ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException | UnsupportedLookAndFeelException ex) {
                }

                JFrame frame = new JFrame();

                frame.setIgnoreRepaint(true);

                frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
                frame.setLayout(new BorderLayout());
                frame.setSize(WIDTH, HEIGHT);
                frame.setLocationRelativeTo(null);
                frame.setVisible(true);

                frame.createBufferStrategy(2);
                final BufferStrategy bs = frame.getBufferStrategy();

                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        long tock = 1000 / 60;
                        while (running) {

                            box.x += dx;
                            if (box.x + box.width > WIDTH) {
                                box.x = WIDTH - box.width;
                                dx *= -1;
                            } else if (box.x < 0) {
                                box.x = 0;
                                dx *= -1;
                            }

                            Graphics2D g = (Graphics2D) bs.getDrawGraphics();
                            g.setColor(Color.BLACK);
                            g.fillRect(0, 0, WIDTH, HEIGHT);
                            g.setColor(Color.WHITE);
                            g.fill(box);
                            g.dispose();
                            bs.show();
                            try {
                                Thread.sleep(tock);
                            } catch (InterruptedException ex) {
                            }
                        }
                        bs.dispose();

                    }
                }).start();

            }
        });
    }
}

Компоненты Swing с двойной буферизацией

public class SimpleAnimationTest {

    private Rectangle box = new Rectangle(0, 90, 10, 10);
    private int dx = 4;

    public static void main(String[] args) {
        new SimpleAnimationTest();
    }

    public SimpleAnimationTest() {
        EventQueue.invokeLater(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    UIManager.setLookAndFeel(UIManager.getSystemLookAndFeelClassName());
                } catch (ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException | UnsupportedLookAndFeelException ex) {
                }

                JFrame frame = new JFrame();
                frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
                frame.setLayout(new BorderLayout());
                frame.add(new SimplePane());
                frame.pack();
                frame.setLocationRelativeTo(null);
                frame.setVisible(true);
            }
        });
    }

    public class SimplePane extends JPanel {

        public SimplePane() {

            setDoubleBuffered(true);

            Timer timer = new Timer(1000 / 300, new ActionListener() {
                @Override
                public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                    box.x += dx;
                    if (box.x + box.width > getWidth()) {
                        box.x = getWidth() - box.width;
                        dx *= -1;
                    } else if (box.x < 0) {
                        box.x = 0;
                        dx *= -1;
                    }
                    repaint();
                }
            });
            timer.setRepeats(true);
            timer.setCoalesce(true);
            timer.start();
        }

        @Override
        protected void paintComponent(Graphics g) {
            Graphics2D g2d = (Graphics2D) g.create();
            super.paintComponent(g2d);
            box.y = (getHeight() - box.height) / 2;
            g2d.setColor(Color.RED);
            g2d.fill(box);
            g2d.dispose();
        }

        @Override
        public Dimension getPreferredSize() {
            return new Dimension(200, 200);
        }
    }
}

Я решил свои проблемы, перейдя на JOGL. Теперь все хорошо и гладко на машинах, с которыми у меня раньше были трудности.

LWJGL также выглядит многообещающе, он позволяет использовать opengl почти так же, как в C.

Java2D хорош, если работает один из конвейеров, но в остальном он не очень надежен. Мне больше повезло с использованием чистых программных поверхностей в SDL, а не в java2d.