07 Cocos2d-x内存管理

前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了07 Cocos2d-x内存管理前端之家小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。
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
      1. staticCCObject*create()
      1. {
      1. //newCCObject对象
      1. CCObject*pRet=newCCObject();
      1. if(pRet&&pRet->init())
      1. {
      1. //添加自动释放池
      1. pRet->autorelease();
      1. returnpRet;
      1. }
      1. else
      1. {
      1. deletepRet;
      1. pRet=0;
      1. return0;
      1. }
      1. }
      1. //我们看到初始化的对象自引用m_uReference=1
      1. CCObject::CCObject(void)
      1. :m_uAutoReleaseCount(0)
      1. ,m_uReference(1)//whentheobjectiscreated,thereferencecountofitis1
      1. ,m_nLuaID(0)
      1. {
      1. staticunsignedintuObjectCount=0;
      1. m_uID=++uObjectCount;
      1. }
      1. //标记自动释放对象
      1. CCObject*CCObject::autorelease(void)
      1. {
      1. //添加自动释放池
      1. CCPoolManager::sharedPoolManager()->addObject(this);
      1. returnthis;
      1. }
      1. //继续跟踪
      1. voidCCPoolManager::addObject(CCObject*pObject)
      1. {
      1. getCurReleasePool()->addObject(pObject);
      1. }
      1. //添加自动释放池的实际操作
      1. voidCCAutoreleasePool::addObject(CCObject*pObject)
      1. {
      1. //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
      1. m_pManagedObjectArray->addObject(pObject);
      1. //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)
      1. CCAssert(pObject->m_uReference>1,"referencecountshouldbegreaterthan1");
      1. ++(pObject->m_uAutoReleaseCount);
      1. //变相的将自身引用转化为释放池引用,所以减1
      1. pObject->release();//norefcount,inthiscaseautoreleasepooladded.
      1. }
    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. voidCCPoolManager::pop()
    2. {
    3. if(!m_pCurReleasePool)
    4. {
    5. return;
    6. }
    7. //当前释放池个数,pop使用栈结构
    8. intnCount=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. //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
    12. if(nCount>1)
    13. {
    14. m_pReleasePoolStack->removeObjectAtIndex(nCount-1);
    15. //if(nCount>1)
    16. //{
    17. //m_pCurReleasePool=m_pReleasePoolStack->objectAtIndex(nCount-2);
    18. //return;
    19. //}
    20. m_pCurReleasePool=(CCAutoreleasePool*)m_pReleasePoolStack->objectAtIndex(nCount-2);
    21. }
    22. /*m_pCurReleasePool=NULL;*/
    23. }
    24. //释放池引用清理工作
    25. voidCCAutoreleasePool::clear()
    26. {
    27. //如果释放池存在创建时期的对象
    28. if(m_pManagedObjectArray->count()>0)
    29. {
    30. //CCAutoreleasePool*pReleasePool;
    31. #ifdef_DEBUG
    32. intnIndex=m_pManagedObjectArray->count()-1;
    33. #endif
    34. CCObject*pObj=NULL;
    35. CCARRAY_FOREACH_REVERSE(m_pManagedObjectArray,pObj)
    36. {
    37. if(!pObj)
    38. break;
    39. --(pObj->m_uAutoReleaseCount);
    40. //(*it)->release();
    41. //delete(*it);
    42. #ifdef_DEBUG
    43. nIndex--;
    44. #endif
    45. }
    46. //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
    47. m_pManagedObjectArray->removeAllObjects();
    48. }
    49. }
    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. classCC_DLLCCPoolManager
    3. {
    4. //释放池对象集合
    5. CCArray*m_pReleasePoolStack;
    6. //当前操作释放池
    7. CCAutoreleasePool*m_pCurReleasePool;
    8. //获取当前释放池
    9. CCAutoreleasePool*getCurReleasePool();
    10. public:
    11. CCPoolManager();
    12. ~CCPoolManager();
    13. voidfinalize();
    14. voidpush();
    15. voidpop();
    16. voidremoveObject(CCObject*pObject);
    17. //添加一个创建时期对象
    18. voidaddObject(CCObject*pObject);
    19. staticCCPoolManager*sharedPoolManager();
    20. staticvoidpurgePoolManager();
    21. friendclassCCAutoreleasePool;
    22. };
    23. //我们从addObject开始看起,由上文可以addObject是由CCObject的autorelease自动调用
    24. voidCCPoolManager::addObject(CCObject*pObject)
    25. {
    26. getCurReleasePool()->addObject(pObject);
    27. }
    28. CCAutoreleasePool*CCPoolManager::getCurReleasePool()
    29. {
    30. //如果当前释放池为空
    31. if(!m_pCurReleasePool)
    32. {
    33. //添加一个
    34. push();
    35. }
    36. CCAssert(m_pCurReleasePool,"currentautoreleasepoolshouldnotbenull");
    37. returnm_pCurReleasePool;
    38. }
    39. voidCCPoolManager::push()
    40. {
    41. CCAutoreleasePool*pPool=newCCAutoreleasePool();//ref=1
    42. m_pCurReleasePool=pPool;
    43. //像集合添加一个新的释放池
    44. m_pReleasePoolStack->addObject(pPool);//ref=2
    45. pPool->release();//ref=1
    46. }
    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. return;
    2. }
    3. intnCount=m_pReleasePoolStack->count();
    4. //清楚对创建对象的引用
    5. m_pCurReleasePool->clear();
    6. //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
    7. if(nCount>1)
    8. {
    9. //移除当前的释放池
    10. m_pReleasePoolStack->removeObjectAtIndex(nCount-1);
    11. //}
    12. //将当前释放池设定为前一个释放池,也就是“出栈”的操作
    13. m_pCurReleasePool=(CCAutoreleasePool*)m_pReleasePoolStack->objectAtIndex(nCount-2);
    14. }
    15. /*m_pCurReleasePool=NULL;*/
    16. }
    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. boolCCDirector::init(void)
    2. {
    3. CCLOG("cocos2d:%s",cocos2dVersion());
    4. ...
    5. ...
    6. m_dOldAnimationInterval=m_dAnimationInterval=1.0/kDefaultFPS;
    7. m_pobScenesStack=newCCArray();
    8. m_pobScenesStack->init();
    9. ...
    10. ...
    11. m_fContentScaleFactor=1.0f;
    12. ...
    13. ...
    14. //touchDispatcher
    15. m_pTouchDispatcher=newCCTouchDispatcher();
    16. m_pTouchDispatcher->init();
    17. //KeypadDispatcher
    18. m_pKeypadDispatcher=newCCKeypadDispatcher();
    19. //Accelerometer
    20. m_pAccelerometer=newCCAccelerometer();
    21. //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
    22. CCPoolManager::sharedPoolManager()->push();
    23. true;
    24. }
    所以我们便能够看到 push 方法调用了两次,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
    //关键代码如下
  1. CCLog("updateindex:%d",updateCount);
  2. //在不同的帧做相关操作,以便观察
  3. if(updateCount==1){
  4. //创建一个自动管理对象
  5. layer=LSLayer::create();
  6. //创建一个新的自动释放池
  7. CCPoolManager::sharedPoolManager()->push();
  8. //再创建一个自动管理对象
  9. sprite=LSSprite::create();
  10. }elseif(updateCount==2){
  11. }if(updateCount==3){
  12. }
  13. CCLog("updateindex:%dend",0); background-color:inherit">///打印代码如下
  14. cocos2d-xdebuginfo[updateindex:1]
  15. //第一帧创建了两个自动管理对象
  16. cocos2d-xdebuginfo[LSLayer().()]
  17. cocos2d-xdebuginfo[LSSprite().()]
  18. cocos2d-xdebuginfo[updateindex:1end]
  19. //第一个过度帧只释放了sprite对象
  20. cocos2d-xdebuginfo[LSSprite().~()]
  21. cocos2d-xdebuginfo[updateindex:2]
  22. cocos2d-xdebuginfo[updateindex:2end]
  23. //第二个过度帧释放了layer对象
  24. cocos2d-xdebuginfo[LSLayer().~()]
  25. cocos2d-xdebuginfo[updateindex:3]
  26. cocos2d-xdebuginfo[updateindex:3end]
  27. 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!
    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. //方式二:使用方法
    7. LUser*lu=LUser::create();
    8. lu->m_sUserName="一叶";
    9. //这里的sprite会随着lu的消亡而消亡,不用管释放问题了
    10. 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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