使用Managed DirectX编写游戏----理解sample framework 之事件处理

作者：clayman
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事件处理机制

      

         Framework类是sample framework中最重要的类，完成了创建窗体，初始化设备，创建命令行，事件处理（render loop）以及调节各种参数的任务。Framework类包含在dxmut.cs文件中。其中，比较特别的就是事件处理模型（或render loop）。

         为了获得高性能的渲染以及事件处理机制，framework类在初始化的方法中使用Device.IsUsingEventHandlers = false;关闭了事件处理模型。我们先来看看为什么默认的事件处理机制会导致性能的损失。默认情况下，Managed DirectX中的类在每创建一个资源时，都会为device订阅一些必然的事件。在最简单的情况下，每个资源（比如纹理或顶点缓冲）将会订阅Disposing事件，以及其他一些诸如DeviceLost和DeviceReset的事件。这个步骤在整个对象的生存期都会发生。但是为什么我们在程序中不需要这种行为呢？

         主要原因就是需要对这种行为付出一定代价，有些情况下，代价还会很大。我们举个例子来说明这一点。看看下面这段简单的伪代码：

SomeResource res = new SomeResource(device);

device.Render(res);

         这段代码看起来几乎是“无害”的。只是创建了一个资源，并且渲染它。当这个对象不再使用时，垃圾回收器应该会智能的清除它。但是，这个想法是完全错误的。当创建新资源时，至少需要对device订阅一个事件，允许device正确的清除它。这种订阅实际上是一把“双刃剑”。

首先，订阅事件时需要分配（allocation）EventHander对象完成实际的订阅工作。虽然这种分配的代价很小，但是，我们稍候就会看到，就算是很小的分配也会迅速膨胀。第二，订阅事件之后，资源和设备之间就有了一个硬连接（hard link）。因此，在垃圾回收器的眼里，这个对象在device的生存期里仍然处于使用状态，并且没有取消事件的订约。设想一下，这代码如果在渲染每帧的时候都运行一次；再设想一下，你的程序每分钟需要进行上千次渲染，并且程序已经运行了两分钟。结果，你创建了120000个在device生存期间不会被回收的对象，以及120000个事件句柄。所创建的这些对象不但会迅速消耗内存，而且会导致额外的垃圾回收，严重影响程序性能。如果你的资源都位于显存中，那么很快就会耗尽显存。

         这里，我们还没有考虑当最后释放设备时可能发生的情况。在前面的例子中，当释放device时，首先触发Disposing事件，此时，有120000个监听者订约了这个事件。你是否已经考虑到，调用这个巨大的事件句柄列表会将花费很多时间？实际上这将会花去几分钟时间，并且让用户认为程序已经处于死锁状态。

         因此，最好只在最简单的Direct3D程序中使用Managed Direct3D内建的事件处理机制。在任何需要考虑内存容量和性能的应用中（比如游戏），都必须避免这些处理过程。

         接下来，我们来看看framework中是如何实现事件处理模型的。实际上，SDK中的事件处理模型也是几经修改，现在使用的方法最早由Tom Mille 在他的bolg上贴出了具体的实现：

public void MainLoop()

{

        // Hook the application's idle event

        System.Windows.Forms.Application.Idle += new EventHandler(OnApplicationIdle);

        System.Windows.Forms.Application.Run(myForm);

}

 

private void OnApplicationIdle(object sender, EventArgs e)

{

    while (AppStillIdle)

    {

         // Render a frame during idle time (no messages are waiting)

         UpdateEnvironment();

         Render3DEnvironment();

    }

}

 

private bool AppStillIdle

{

     get

    {

        NativeMethods.Message msg;

        return !NativeMethods.PeekMessage(out msg, IntPtr.Zero, 0, 0, 0);

     }

}

 

And the declarations for those two native methods members:

 

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]

public struct Message

{

    public IntPtr hWnd;

    public WindowMessage msg;

    public IntPtr wParam;

    public IntPtr lParam;

    public uint time;

    public System.Drawing.Point p;

}

 

[System.Security.SuppressUnmanagedCodeSecurity] // We won't use this maliciously

[DllImport("User32.dll", CharSet=CharSet.Auto)]

public static extern bool PeekMessage(out Message msg, IntPtr hWnd, uint messageFilterMin, uint messageFilterMax, uint flags);

 

         这里，通过平台调用，使用了一些Win32 API。首先，在main方法中订阅了Application.Idle事件。在程序处理完了所有消息（如果不熟悉消息，那么可以把消息理解为系统定义的一个32位的值，他唯一的定义了一个事件，向Windows发出一个通知，告诉应用程序某个事情发生了。例如，单击鼠标、改变窗口尺寸、按下键盘上的一个键都会使Windows发送一个消息给应用程序。）之后，将会触发Application.Idle事件。我们的目标是让程序尽可能快，尽可能多的处理消息，同时不打断wendows消息的输入。

         在OnApplicationIdle事件处理程序中，使用的了简单的Win32 API PeekMessage来检查程序是否有任何未处理的消息。这里使用while循环的原因是保证在处理完所有消息，同时消息队列还为空时，只触发一次Application.Idle事件。所以，我没一直循环，直到有新的消息，然后，跳出循环。普通的.Net WinForm窗体消息句柄将会选择未处理的消息。

         接下来，我们将使用框架，来显示一些物体了（源码请参考SDK中的empty project）。由于框架已经为我们完成了以上工作。我们只需要选择订阅那些事件就可以了。Sample framework通过这些事件通知应用程序关于改变设备、用户输入以及各种窗口消息。这些事件是可选的，但是，如果你没有设置，那么框架就不会为你处理相应的事件。在main方法中，创建了GameEngine对象之后，添加代码：

sampleFramework.Disposing += new EventHandler(blockerEngine.OnDestroyDevice);

sampleFramework.DeviceLost += new EventHandler(blockerEngine.OnLoseDevice);

sampleFramework.DeviceCreated += new DeviceEventHandler(blockerEngine.CreateDevice);

sampleFramework.DeviceReset += new DeviceEventHandler(blockerEngine.OnResetDevice);

sampleFramework.SetWndProcCallback(new WndProcCallback(blockerEngine.OnMsgProc));

sampleFramework.SetCallbackInterface(blockerEngine);

（注意，虽然在SDK October 2005的文档中还可以查到framework对象的SetKeyboardCallback方法，但实际上这个方法已经被删除了，老版本的SDK示例中使用了整个方法。）

         这一段代码作了很多工作，首先，为四个事件订阅了事件处理程序，分别是创建设备，失去设备，重置设备，销毁设备。我们将在后面实现这些事件处理程序。SetWndProcCallback方法订阅了处理windows消息的方法。随后，使用当前game engine实例作为参数，调用SetCallbackInterface方法。之后，编写事件处理程序

private void OnCreateDevice(object sender, DeviceEventArgs e)

{

    SurfaceDescription desc = e.BackBufferDescription;

}

private void OnResetDevice(object sender, DeviceEventArgs e)

{

    SurfaceDescription desc = e.BackBufferDescription;

}

private void OnLostDevice(object sender, EventArgs e)

{

}

private void OnDestroyDevice(object sender, EventArgs e)

{

}

public IntPtr OnMsgProc(IntPtr hWnd, NativeMethods.WindowMessage msg, IntPtr wParam, IntPtr lParam, ref bool noFurtherProcessing)

{

}

 

         由于之前的SetCallbackInterface需要接收一个IframeworkCallback的变量作为参数，但是我们的game engine类并没有实现这个类，所以添加以下代码：

public class EmptyProject : IFrameworkCallback, IdeviceCreation

         实现这个接口所定义的方法

public void OnFrameMove(Device device, double appTime, float elapsedTime)

{

}

public void OnFrameRender(Device device, double appTime, float elapsedTime)

{

}

         哦，框架性的东西总算是弄的差不多了。在SetCallbackInterface之后加上以下代码

try

{

 

         sampleFramework.SetCursorSettings(true, true);

         sampleFramework.Initialize( false, false, true );

         sampleFramework.CreateWindow("haha");

         sampleFramework.Window.KeyDown += new System.Windows.Forms.KeyEventHandler(blockerEngine.OnKeyEvent);

         sampleFramework.CreateDevice( 0, true, Framework.DefaultSizeWidth, Framework.DefaultSizeHeight, blockerEngine);

         sampleFramework.MainLoop();

 

}

#if(DEBUG)

         catch (Exception e)

         {

                   sampleFramework.DisplayErrorMessage(e);

#else

     catch

     {

          // In release mode fail silently

#endif

                   // Ignore any exceptions here, they would have been handled by other areas

                   return (sampleFramework.ExitCode == 0) ? 1 : sampleFramework.ExitCode; // Return an error code here

                   }

 

                   return sampleFramework.ExitCode;

         }

}

         现在运行程序看看，虽然只是一个蓝色的窗口，但是我们背后所搭建的框架已经可以实际应用到一个游戏之中了。为了让程序开起来有一点点交互，我们还订阅了键盘事件，通过空格键可以改变程序的颜色。

 

 源码：http://bbs.gameres.com/upload/sf_2005103102041.rar