07 Cocos2d-x内存管理

来源:互联网 发布:linux中uuid挂载分区 编辑:程序博客网 时间:2024/06/16 02:22
引用计数的由来
cocos2d-x 的世界是基于 CCObject 类构建的,其中的每个元素:层、场景、精灵等都是一个个 CCObject 的对象。所以 内存管理的本质就是管理一个个 CCObject。作为一个 cocos2d 的 C++ 移植版本,在它之前有很多其它语言的 实现,从架构层次来说,这与语言的实现无关(比如 CCNode 的节点树形关系,其它语言也可以实现,如果是内存方便,C# 等更是无需考虑),但就从内存管理方面来说,参考了 OC (Objective-C) 的内存管理实现。
 
一个简单的自动管理原则:CCObject 内部维护着一个引用计数,引用计数为 0 就自动释放 ~(如果么有直接做如 delete 之类的操作)。那么此时可以预见,管理内存的实质就是管理这些 "引用计数" 了!使用 retain 和 release 方法对引用计数进行操作!
 
为什么要有自动释放池 及其作用
我们知道 cocos2d-x 使用了自动释放池,自动管理对象,知其然!其所以然呢?为什么需要自动释放池,它在整个框架之中又起着什么样的作用!在了解这一点之前,我们需要 知道 CCObject 从创建之初,到最终销毁,经历了哪些过程。在此,一叶总结以下几点:
 
1.刚创建的对象,而 为了保证在使用之前不会释放(至少让它存活一帧),所以自引用(也就是初始为1)
2.为了确定是否 实际使用,所以需要在一个合适的时机,解除自身引用。
3.而这个何时的时机正是在帧过度之时。
4.帧过度之后的对象,用则用矣,不用则弃!
5.由于已经解除了自身引用,所以它的引用被使用者管理(一般而言,内部组成树形结构的链式反应,如 CCNode)。
6.链式反应,也就是,如果释放一个对象,也会释放它所引用的对象。
 
上面是一个对象的大致流程,我们将对象分为两个时期,一个是刚创建时期,自引用为 1(如果为 0 就会释放对象,这是基本原则,所以要大于 0) 的时期,另一个是使用时期。上面说到,为了保证创
建时期的对象不被销毁,所以自引用(并没有实际的使用)初始化为 1,这就意味着我们需要一个合适的时机,来解除这样的自引用。
 
何时?在帧过度之时!(这样可保证当前帧能正确使用对象而没有被销毁。)怎么样释放?由于是自引用,我们并不能通过其它方式访问到它,所以就有了自动释放池,我们 变相的将“自引用”转化“自动释放池引用”,来标记一个 “创建时期的对象”。然后在帧过度之时,通过自动释放池管理,统一释放 “释放池引用”,也就意味着,去除了“自身引用”。帧过度之后的对象,才是真正的被使用者所管理。 下面我们用代码来解释上述过程。
 
通常我们使用 create(); 方法来创建一个自动管理的对象,而其内部实际操作如下:
  1. // 初始化一个对象 
  2. static CCObject* create()  
  3.     // new CCObject 对象 
  4.     CCObject *pRet = new CCObject();  
  5.     if (pRet && pRet->init())  
  6.     { 
  7.         // 添加到自动释放池 
  8.         pRet->autorelease();  
  9.         return pRet;  
  10.     }  
  11.     else  
  12.     {  
  13.         delete pRet;  
  14.         pRet = 0;  
  15.         return 0;  
  16.     }  
  17.  
  18. // 我们看到初始化的对象 自引用 m_uReference = 1 
  19. CCObject::CCObject(void
  20. :m_uAutoReleaseCount(0) 
  21. ,m_uReference(1) // when the object is created, the reference count of it is 1 
  22. ,m_nLuaID(0) 
  23.     static unsigned int uObjectCount = 0; 
  24.  
  25.     m_uID = ++uObjectCount; 
  26.  
  27. // 标记为自动释放对象 
  28. CCObject* CCObject::autorelease(void
  29.     // 添加到自动释放池 
  30.     CCPoolManager::sharedPoolManager()->addObject(this); 
  31.     return this
  32.  
  33. // 继续跟踪 
  34. void CCPoolManager::addObject(CCObject* pObject) 
  35.     getCurReleasePool()->addObject(pObject); 
  36.  
  37. // 添加到自动释放池的实际操作 
  38. void CCAutoreleasePool::addObject(CCObject* pObject) 
  39.     // 内部是由一个 CCArray 维护自动释放对象,并且此操作 会使引用 + 1 
  40.     m_pManagedObjectArray->addObject(pObject); 
  41.  
  42.     // 由于初始化 引用为 1,上面又有操作,所以引用至少为 2 (可能还被其它所引用) 
  43.     CCAssert(pObject->m_uReference > 1, "reference count should be greater than 1"); 
  44.     ++(pObject->m_uAutoReleaseCount); 
  45.     // 变相的将自身引用转化为释放池引用,所以减 1 
  46.     pObject->release(); // no ref count, in this case autorelease pool added. 
上面便是通过 create() 方法创建对象的过程。文中说到,一个合适的时机,解除自身引用(也就是释放池引用),那这又是在何时进行的呢?程序的运行有一个主循环,控制着每一帧的操作,在每一帧画面画完之时会自动调用 CCPoolManager::sharedPoolManager()->pop(); 方法 ( 具体可参见文章Cocos2d-x 程序是如何开始运行与结束的 ,这里我们只要知道每一帧结束都会调用 pop() 方法),来自动清理 创建时期 的引用。现在我们就来看看 pop() 的方法实现:
  1. void CCPoolManager::pop() 
  2.     if (! m_pCurReleasePool) 
  3.     { 
  4.         return
  5.     } 
  6.  
  7.     // 当前释放池个数,pop 使用栈结构 
  8.      int nCount = m_pReleasePoolStack->count(); 
  9.     // 释放池当中存放的都是 创建时期 对象,此时解除释放池引用 
  10.     m_pCurReleasePool->clear(); 
  11.  
  12.     // 当前释放池,出栈,在这里可以看到判断 nCount 是否大于 1,文后将会对此做具体说明 
  13.       if(nCount > 1) 
  14.       { 
  15.         m_pReleasePoolStack->removeObjectAtIndex(nCount-1); 
  16.  
  17. //         if(nCount > 1) 
  18. //         { 
  19. //             m_pCurReleasePool = m_pReleasePoolStack->objectAtIndex(nCount - 2); 
  20. //             return; 
  21. //         } 
  22.         m_pCurReleasePool = (CCAutoreleasePool*)m_pReleasePoolStack->objectAtIndex(nCount - 2); 
  23.     } 
  24.  
  25.     /*m_pCurReleasePool = NULL;*/ 
  26.  
  27. // 释放池引用清理工作 
  28. void CCAutoreleasePool::clear() 
  29.     // 如果释放池存在 创建时期 的对象 
  30.     if(m_pManagedObjectArray->count() > 0) 
  31.     { 
  32.         //CCAutoreleasePool* pReleasePool; 
  33. #ifdef _DEBUG 
  34.         int nIndex = m_pManagedObjectArray->count() - 1; 
  35. #endif 
  36.  
  37.         CCObject* pObj = NULL; 
  38.         CCARRAY_FOREACH_REVERSE(m_pManagedObjectArray, pObj) 
  39.         { 
  40.             if(!pObj) 
  41.                 break
  42.  
  43.             --(pObj->m_uAutoReleaseCount); 
  44.             //(*it)->release(); 
  45.             //delete (*it); 
  46. #ifdef _DEBUG 
  47.             nIndex--; 
  48. #endif 
  49.         } 
  50.         // 移除释放池对创建时期对象的引用,从而使对象交由使用者全权管理 
  51.         m_pManagedObjectArray->removeAllObjects(); 
  52.     } 
到这里,自动释放池的作用也就完成了! 可以说创建的对象在一帧 (但有特殊情况,下一段说明) 之后就完全脱离了 自动释放池的控制,自动释放池,对对象的管理也就在 创建时期起着作用!之后便交由使用者管理,释放。
 
对"释放池"的管理说明
我们知道了释放池管理着 创建时期 的对象,那么对于释放池本身是如何管理的?我们知道对于释放池,只需要有一个就已经能够满足我们的需求了,而在 cocos2d-x 的设计中,使用了集合管理 一堆 释放池。而在实际,它们又发挥了多大的用处?
  1. // 释放池管理接口 
  2. class CC_DLL CCPoolManager 
  3.     // 释放池对象集合 
  4.     CCArray*    m_pReleasePoolStack; 
  5.     // 当前操作释放池 
  6.     CCAutoreleasePool*                    m_pCurReleasePool; 
  7.  
  8.     // 获取当前释放池 
  9.     CCAutoreleasePool* getCurReleasePool(); 
  10. public
  11.     CCPoolManager(); 
  12.     ~CCPoolManager(); 
  13.     void finalize(); 
  14.     void push(); 
  15.     void pop(); 
  16.  
  17.     void removeObject(CCObject* pObject); 
  18.     // 添加一个 创建时期 对象 
  19.     void addObject(CCObject* pObject); 
  20.  
  21.     static CCPoolManager* sharedPoolManager(); 
  22.     static void purgePoolManager(); 
  23.  
  24.     friend class CCAutoreleasePool; 
  25. }; 
  26.  
  27. // 我们从 addObject 开始看起,由上文可以 addObject 是由 CCObject 的 autorelease 自动调用的 
  28. void CCPoolManager::addObject(CCObject* pObject) 
  29.     getCurReleasePool()->addObject(pObject); 
  30.  
  31. CCAutoreleasePool* CCPoolManager::getCurReleasePool() 
  32.     // 如果当前释放池为空 
  33.     if(!m_pCurReleasePool) 
  34.     { 
  35.         // 添加一个 
  36.         push(); 
  37.     } 
  38.  
  39.     CCAssert(m_pCurReleasePool, "current auto release pool should not be null"); 
  40.  
  41.     return m_pCurReleasePool; 
  42.  
  43. void CCPoolManager::push() 
  44.     CCAutoreleasePool* pPool = new CCAutoreleasePool();       //ref = 1 
  45.     m_pCurReleasePool = pPool; 
  46.     // 像集合添加一个新的释放池 
  47.     m_pReleasePoolStack->addObject(pPool);                   //ref = 2 
  48.  
  49.     pPool->release();                                       //ref = 1 
从 addObject 开始分析,我们知道在 addObject 之前,会首先判断是否有当前的释放池,如果没有则创建,如果有,则直接使用,可想而知,在任何使用,任何情况,通过 addObject 只需要创建一个释放池便已经足够使用了。事实上也是如此。再来看 pop 方法。
  1. void CCPoolManager::pop() 
  2.     if (! m_pCurReleasePool) 
  3.     { 
  4.         return
  5.     } 
  6.  
  7.      int nCount = m_pReleasePoolStack->count(); 
  8.     // 清楚对 创建对象 的引用 
  9.     m_pCurReleasePool->clear(); 
  10.  
  11.     // 如果大于 1,这也保证着,在任何时候,总有一个释放池是可以使用的 
  12.       if(nCount > 1) 
  13.       { 
  14.           // 移除当前的释放池 
  15.         m_pReleasePoolStack->removeObjectAtIndex(nCount-1); 
  16.  
  17. //         if(nCount > 1) 
  18. //         { 
  19. //             m_pCurReleasePool = m_pReleasePoolStack->objectAtIndex(nCount - 2); 
  20. //             return; 
  21. //         } 
  22.         // 将当前释放池设定为前一个释放池,也就是 “出栈”的操作 
  23.         m_pCurReleasePool = (CCAutoreleasePool*)m_pReleasePoolStack->objectAtIndex(nCount - 2); 
  24.     } 
  25.  
  26.     /*m_pCurReleasePool = NULL;*/ 
看到这里 我就不解了!什么情况下才能用到多个释放池?按照设计的逻辑根本用不到。带着这个疑问,我在 CCPoolManager::push() 方法之内添加了一句话打印(修改源代码) CCLog("这里要长长长的 **********"); ,然后重新编译源文件,运行程序,发现实际的使用中,push 只被调用了两次!我们知道,通过 addObject 可能会自动调用 push() 一次,但也仅有一次,所以一定是哪里手动调用了 push() 方法,才会出现这种情况,所以我继续翻看源代码,定位到了 bool CCDirector::init(void) 方法,在这里进行了游戏的全局初始化相关工作:
 
  1. bool CCDirector::init(void
  2.     CCLOG("cocos2d: %s", cocos2dVersion()); 
  3.  
  4.     ... 
  5.     ... 
  6.     m_dOldAnimationInterval = m_dAnimationInterval = 1.0 / kDefaultFPS;     
  7.     m_pobScenesStack = new CCArray(); 
  8.     m_pobScenesStack->init(); 
  9.  
  10.     ... 
  11.     ... 
  12.     m_fContentScaleFactor = 1.0f; 
  13.  
  14.     ... 
  15.     ... 
  16.     // touchDispatcher 
  17.     m_pTouchDispatcher = new CCTouchDispatcher(); 
  18.     m_pTouchDispatcher->init(); 
  19.  
  20.     // KeypadDispatcher 
  21.     m_pKeypadDispatcher = new CCKeypadDispatcher(); 
  22.  
  23.     // Accelerometer 
  24.     m_pAccelerometer = new CCAccelerometer(); 
  25.  
  26.  
  27.     // 这里手动调用了 push 方法,而在这之前的初始化过程中,间接的使用了 CCObject 的 autorelease,已经触发过一次 push 方法 
  28.     CCPoolManager::sharedPoolManager()->push(); 
  29.  
  30.     return true
 
所以我们便能够看到 push 方法被调用了两次,但其实如果我们把这里的手动调用放在方法的开始处,或者干脆就不使用 CCPoolManager::sharedPoolManager()->push(); ,对程序也没任何影响,这样从头到尾,只创建了一个自动释放池,而这里多创建的一个并没有多大的用处。 或者用处不甚明显,因为多创建一个释放池是有其效果的,效果具体体现在哪里,那就是 可以使调用 push() 方法之前的对象,多存活一帧。,因为 pop 方法只对当前释放池做了 clear 释放。为了方便起见,我们使用 Cocos2d-x 内存管理浅说 里面的方法观察每一帧的情况,看下面测试代码:
 
  1. // 关键代码如下 
  2. CCLog("update index: %d", updateCount); 
  3.  
  4. // 在不同的帧做相关操作,以便观察 
  5. if (updateCount == 1) { 
  6.     // 创建一个自动管理对象 
  7.     layer = LSLayer::create(); 
  8.     // 创建一个新的自动释放池 
  9.     CCPoolManager::sharedPoolManager()->push(); 
  10.     // 再创建一个自动管理对象 
  11.     sprite = LSSprite::create(); 
  12. else if (updateCount == 2) { 
  13.  
  14. else if (updateCount == 3) { 
  15.  
  16.  
  17. CCLog("update index: %d end", updateCount); 
  18.  
  19. /// 打印代码如下 
  20. cocos2d-x debug info [update index: 1] 
  21. // 第一帧创建了两个自动管理对象 
  22. cocos2d-x debug info [LSLayer().()] 
  23. cocos2d-x debug info [LSSprite().()] 
  24. cocos2d-x debug info [update index: 1 end] 
  25. // 第一个过度帧只释放了 sprite 对象 
  26. cocos2d-x debug info [LSSprite().~()] 
  27. cocos2d-x debug info [update index: 2] 
  28. cocos2d-x debug info [update index: 2 end] 
  29. // 第二个过度帧释放了 layer 对象 
  30. cocos2d-x debug info [LSLayer().~()] 
  31. cocos2d-x debug info [update index: 3] 
  32. cocos2d-x debug info [update index: 3 end] 
 可以对比 sprite 和 layer 对象,两个对象被放在了不同的自动释放池之中。这就是 手动调用 push() 方法所能达到的效果,至于怎么利用这个特性,帮助我们完成特殊的功能?我想还是不用了,这会增加我们程序设计的 复杂度,在我看来,甚至想把,cocos2d-x 2.0.4 中那唯一一次调用的 push() 给删了,以保持简单(程序的第一次初始化“可能”会用到这个特性,不过目测是没有多大关系的了 : P),在这里只系统通过这个例子理解 自动释放池是怎样被管理的即可!
 
从自动释放池管理 创建时期 对象,再到对释放池的管理,我们已经大概了解了一个对象的生命周期经历了哪些! 下面简单说说 使用时期 的对象管理。
 
树形结构的链式反应
文中我们知道了,自动释放池的存在意义,在于对象 创建时期 的处理,而仅仅理解了自动释放池,对于我们使用 cocos2d-x 不够,远远不够!自动释放池只是解决对象初始化的问题,仅此而已,而要在整个使用过程中,相对的自动化管理,那么必须理解两个概念,树形结构 和 链式反应 (链式反应,不错的说法,就像原子弹爆炸一样,一传十,十传百 :P)
 
我们当前运行这一个场景,场景初始化,添加了很多层,层里面有其它的层或者精灵,而这些都是 CCNode 节点,以场景为根,形成一个树形结构,场景初始化之后(一帧之后),这些节点将完全 依附 (内部通过 retain) 在这个树形结构之上,全权交由树来管理,当我们 砍去一个树枝,或者将树 连根拔起,那么在它之上的“子节点”也会跟着去除(内部通过 release),这便是链式反应。
 
Cocos2d-x 内存管理的一种实现,此文这种实现的本质既是 强化这种 链式反应,也是解决内存可能出错的一个解决方案。如下(前文片段,具体详见前文):
  1. // 方式一:那么我们的使用过程 
  2. LUser* lu = LUser::create(); 
  3. lu->m_sSprite = CCSprite::create("a.png"); 
  4. // 如果这里不 retain  则以后就用不到了 
  5. lu->m_sSprite->retain(); 
  6.  
  7. // 方式二:使用方法 
  8. LUser* lu = LUser::create(); 
  9. lu->m_sUserName = "一叶"
  10. // 这里的 sprite 会随着 lu 的消亡而消亡,不用管释放问题了 
  11. lu->setSprite(CCSprite::create("a.png")); 
 我们看到方式二相比方式一的设计,它通过 setSprite 内部对 sprite 本身 retain,从而实现链式反应,而不是直接使用 lu->m_sSprite->retain();,这样的好处是,我只要想着释放 LUser,而不用考虑LUser 内部 sprite 的引用情况就行了。如此才能把 cocos2d-x 内存的自动管理特性完全发挥 ~
 
而要实现这样管理的一个明显特征就是,隐藏 retain 和 release 操作 ~
 
稍作总结
关于 cocos2d-x 的内存管理从使用到原理,系列文章就到这里了!(三篇也算系列 = =!) 由表象到内部的思考探索过程,其实在 浅说 当中对 cocos2d-x 的使用,便已经能够知晓内部细节设计之一二,透过现象看本质!三篇文章包含了,使用浅说(简单的测试),一种防止内存泄漏的设计(加强链式反应),最后纵览 cocos2d-x 的内存管理框架,对 CCObject 的生命周期做了简单的说明,当然其中还是隐藏一些细节的,比如管理都是用 CCArray 来管理,但我们并没有对 CCArray 做介绍,它是如何添加元素,如何引用等。在任何时候我们只针对一个问题进行思考,那我们该把 CCArray 这样的辅助工具类放在何处,如果你了解当然最好,不过不了解,那便 存疑 ,然后对相应的问题,分而治之 ~
 
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