Cocos2d-x引擎的核心是用C++編寫的，那對于所有使用該引擎的游戲開發(fā)人員來說，內(nèi)存管理是一道繞不過去的坎。
關(guān)于Cocos2d-x內(nèi)存管理，網(wǎng)上已經(jīng)有了許多參考資料，有些資料寫的頗為詳實，因為在內(nèi)存管理這塊我不想多費筆墨，只是更多的將思路描述清楚。
一、對象內(nèi)存引用計數(shù)
Cocos2d-x內(nèi)存管理的基本原理就是對象內(nèi)存引用計數(shù)，Cocos2d-x將內(nèi)存引用計數(shù)的實現(xiàn)放在了頂層父類CCObject中，這里將涉及引用計數(shù)的CCObject的成員和方法摘錄出來：
class CC_DLL CCObject : public CCCopying
{
public:
… …
protected:
// count of references
unsigned int m_uReference;
// count of autorelease
unsigned int m_uAutoReleaseCount;
public:
void release(void);
void retain(void);
CCObject* autorelease(void);
… ….
}
CCObject::CCObject(void)
: m_nLuaID(0)
, m_uReference(1) // when the object is created, the reference count of it is 1
, m_uAutoReleaseCount(0)
{
… …
}
void CCObject::release(void)
{
CCAssert(m_uReference > 0, "reference count should greater than 0");
–m_uReference;
if (m_uReference == 0)
{
delete this;
}
}
void CCObject::retain(void)
{
CCAssert(m_uReference > 0, "reference count should greater than 0");
++m_uReference;
}
CCObject* CCObject::autorelease(void)
{
CCPoolManager::sharedPoolManager()->addObject(this);
return this;
}
先不考慮autorelease與m_uAutoReleaseCount（后續(xù)細(xì)說）。計數(shù)的核心字段是m_uReference，可以看到：
* 當(dāng)一個Object初始化（被new出來時），m_uReference = 1；
* 當(dāng)調(diào)用該Object的retain方法時，m_uReference++；
* 當(dāng)調(diào)用該Object的release方法時，m_uReference–，若m_uReference減后為0，則delete該Object。
二、手工對象內(nèi)存管理
在上述對象內(nèi)存引用計數(shù)的原理下，我們得出以下Cocos2d-x下手工對象內(nèi)存管理的基本模式：
CCObject *obj = new CCObject();
obj->init();
…. …
obj->release();
在Cocos2d-x中CCDirector就是一個手工內(nèi)存管理的典型：
CCDirector* CCDirector::sharedDirector(void)
{
if (!s_SharedDirector)
{
s_SharedDirector = new CCDisplayLinkDirector();
s_SharedDirector->init();
}
return s_SharedDirector;
}
void CCDirector::purgeDirector()
{
… …
// delete CCDirector
release();
}
三、自動對象內(nèi)存管理
所謂的“自動對象內(nèi)存管理”，指的就是哪些不再需要的object將由Cocos2d-x引擎替你釋放掉，而無需你手工再調(diào)用Release方法。
自動對象內(nèi)存管理顯然也要遵循內(nèi)存引用計數(shù)規(guī)則，只有當(dāng)object的計數(shù)變?yōu)?時，才會釋放掉對象的內(nèi)存。
自動對象內(nèi)存管理的典型模式如下：
CCYourClass *CCYourClass::create()
{
CCYourClass*pRet = new CCYourClass();
if (pRet && pRet->init())
{
pRet->autorelease();
return pRet;
}
else
{
CC_SAFE_DELETE(pRet);
return NULL;
}
}
一般我們通過一個單例模式創(chuàng)建對象，與手工模式不同的地方在于init后多了一個autorelease調(diào)用。這里再把a(bǔ)utorelease調(diào)用的實現(xiàn)摘錄一遍：
CCObject* CCObject::autorelease(void)
{
CCPoolManager::sharedPoolManager()->addObject(this);
return this;
}
追溯addObject方法：
// cocoa/CCAutoreleasePool.cpp
void CCPoolManager::addObject(CCObject* pObject)
{
getCurReleasePool()->addObject(pObject);
}
void CCAutoreleasePool::addObject(CCObject* pObject)
{
m_pManagedObjectArray->addObject(pObject);
CCAssert(pObject->m_uReference > 1, "reference count should be greater than 1");
++(pObject->m_uAutoReleaseCount);
pObject->release(); // no ref count, in this case autorelease pool added.
}
// cocoa/CCArray.cpp
void CCArray::addObject(CCObject* object)
{
ccArrayAppendObjectWithResize(data, object);
}
// support/data_support/ccCArray.cpp
void ccArrayAppendObjectWithResize(ccArray *arr, CCObject* object)
{
ccArrayEnsureExtraCapacity(arr, 1);
ccArrayAppendObject(arr, object);
}
void ccArrayAppendObject(ccArray *arr, CCObject* object)
{
CCAssert(object != NULL, "Invalid parameter!");
object->retain();
arr->arr[arr->num] = object;
arr->num++;
}
調(diào)用層次挺深，涉及的類也眾多，這里歸納總結(jié)一下。
Cocos2d-x的自動對象內(nèi)存管理基于對象引用計數(shù)以及CCAutoreleasePool（自動釋放池）。引用計數(shù)前面已經(jīng)說過了，這里單說自動釋放池。Cocos2d-x關(guān)于自動對象內(nèi)存管理的基本類層次結(jié)構(gòu)如下：
CCPoolManager類 (自動釋放池管理器)
– CCArray* m_pReleasePoolStack; （自動釋放池棧，存放CCAutoreleasePool類實例）
CCAutoreleasePool類
– CCArray* m_pManagedObjectArray; （受管對象數(shù)組）
CCObject關(guān)于內(nèi)存計數(shù)以及自動管理有兩個字段：m_uReference和m_uAutoReleaseCount。前面在手工管理模式下，我只提及了m_uReference，是m_uAutoReleaseCount該亮相的時候了。我們沿著自動釋放對象的創(chuàng)建步驟來看看不同階段，這兩個重要字段的值都是啥，代表的是啥含義：
CCYourClass*pRet = new CCYourClass(); m_uReference = 1； m_uAutoReleaseCount = 0；
pRet->init()； m_uReference = 1； m_uAutoReleaseCount = 0；
pRet->autorelease();
m_pManagedObjectArray->addObject(pObject); m_uReference = 2； m_uAutoReleaseCount = 0；
++(pObject->m_uAutoReleaseCount); m_uReference = 2； m_uAutoReleaseCount = 1；
pObject->release(); m_uReference = 1； m_uAutoReleaseCount = 1；
在調(diào)用autorelease之前，兩個值與手工模式并無差別，在autorelease后，m_uReference值沒有變，但m_uAutoReleaseCount被加1。
m_uAutoReleaseCount這個字段的名字很容易讓人誤解，以為是個計數(shù)器，但實際上絕大多數(shù)時刻它是一個標(biāo)識的角色，以前版本代碼中有一個布爾字段m_bManaged，似乎后來被m_uAutoReleaseCount替換掉了，因此m_uAutoReleaseCount兼有m_bManaged的含義， 也就是說該object是否在自動釋放池的控制之下，如果在自動釋放池的控制下，自動釋放池會定期調(diào)用該object的release方法，直到該 object內(nèi)存計數(shù)降為0，被真正釋放。否則該object不能被自動釋放池自動釋放內(nèi)寸，需手工release。這個理解非常重要，再后面我們能用到這個理解。
四、自動釋放時機(jī)
通過autorelease我們已經(jīng)將object放入autoreleasePool中，那究竟何時對象會被釋放呢？答案是每幀執(zhí)行一次自動內(nèi)存對象釋放操作。
在“Hello，Cocos2d-x”一文中，我們講過整個Cocos2d-x引擎的驅(qū)動機(jī)制在于GLThread的guardedRun函數(shù)，后者會 “死循環(huán)”式（實際幀繪制頻率受到屏幕vertsym信號的影響）的調(diào)用Render的onDrawFrame方法實現(xiàn)，而最終程序會進(jìn)入 CCDirector::mainLoop方法中，也就是說mainLoop的執(zhí)行頻率是每幀一次。我們再來看看mainLoop的實現(xiàn)：
void CCDisplayLinkDirector::mainLoop(void)
{
if (m_bPurgeDirecotorInNextLoop)
{
m_bPurgeDirecotorInNextLoop = false;
purgeDirector();
}
else if (! m_bInvalid)
{
drawScene();
// release the objects
CCPoolManager::sharedPoolManager()->pop();
}
}
這次我們要關(guān)注的不是drawScene，而是 CCPoolManager::sharedPoolManager()->pop()，顯然在游戲未退出 (m_bPurgeDirecotorInNextLoop決定）的條件下，CCPoolManager的pop方法每幀執(zhí)行一次，這就是自動釋放池執(zhí)行的起點。
void CCPoolManager::pop()
{
if (! m_pCurReleasePool)
{
return;
}
int nCount = m_pReleasePoolStack->count();
m_pCurReleasePool->clear();
if(nCount > 1)
{
m_pReleasePoolStack->removeObjectAtIndex(nCount-1);
m_pCurReleasePool = (CCAutoreleasePool*)m_pReleasePoolStack->objectAtIndex(nCount – 2);
}
}
真正釋放對象的方法是m_pCurReleasePool->clear()。
void CCAutoreleasePool::clear()
{
if(m_pManagedObjectArray->count() > 0)
{
CCObject* pObj = NULL;
CCARRAY_FOREACH_REVERSE(m_pManagedObjectArray, pObj)
{
if(!pObj)
break;
–(pObj->m_uAutoReleaseCount);
}
m_pManagedObjectArray->removeAllObjects();
}
}
void CCArray::removeAllObjects()
{
ccArrayRemoveAllObjects(data);
}
void ccArrayRemoveAllObjects(ccArray *arr)
{
while( arr->num > 0 )
{
(arr->arr[--arr->num])->release();
}
}
不出預(yù)料，當(dāng)前自動釋放池遍歷每個“受控制”Object，–m_uAutoReleaseCount，并調(diào)用該object的release方法。
我們接著按釋放流程來看看m_uAutoReleaseCount和m_uReference值的變化：
CCPoolManager::sharedPoolManager()->pop()； m_uReference = 0； m_uAutoReleaseCount = 0；
五、自動釋放池的初始化
自動釋放池本身是何時出現(xiàn)的呢？回顧一下Cocos2d-x引擎的初始化過程（android版），引擎初始化實在Render的onSurfaceCreated方法中進(jìn)行的，我們不難追蹤到以下代碼：
//hellocpp/jni/hellocpp/main.cpp
Java_org_cocos2dx_lib_Cocos2dxRenderer_nativeInit {
//這里CCDirector第一次被創(chuàng)建
if (!CCDirector::sharedDirector()->getOpenGLView())
{
CCEGLView *view = CCEGLView::sharedOpenGLView();
view->setFrameSize(w, h);
AppDelegate *pAppDelegate = new AppDelegate();
CCApplication::sharedApplication()->run();
}
}
CCDirector* CCDirector::sharedDirector(void)
{
if (!s_SharedDirector)
{
s_SharedDirector = new CCDisplayLinkDirector();
s_SharedDirector->init();
}
return s_SharedDirector;
}
bool CCDirector::init(void)
{
setDefaultValues();
… …
// create autorelease pool
CCPoolManager::sharedPoolManager()->push();
return true;
}
六、探尋Cocos2d-x內(nèi)核對象的自動化內(nèi)存釋放
前面我們基本了解了Cocos2D-x的自動化內(nèi)存釋放原理。如果你之前翻看過一些Cocos2d-x的內(nèi)核源碼，你會發(fā)現(xiàn)很多內(nèi)核對象都是通過單例模式create出來的，也就是說都使用了autorelease將自己放入自動化內(nèi)存釋放池中被管理。
比如我們在HelloCpp中看到過這樣的代碼：
//HelloWorldScene.cpp
bool HelloWorld::init() {
…. ….
// add "HelloWorld" splash screen"
CCSprite* pSprite = CCSprite::create("HelloWorld.png");
// position the sprite on the center of the screen
pSprite->setPosition(ccp(visibleSize.width/2 + origin.x, visibleSize.height/2 + origin.y));
// add the sprite as a child to this layer
this->addChild(pSprite, 0);
… …
}
CCSprite采用自動化內(nèi)存管理模式create object（cocos2dx/sprite_nodes/CCSprite.cpp），之后將自己加入到HelloWorld這個CCLayer實例 中。按照上面的分析，create結(jié)束后，CCSprite object的m_uReference = 1； m_uAutoReleaseCount = 1。一旦如此，那么在下一幀時，該object就會被CCPoolManager釋放掉。但我們在屏幕上依舊可以看到該Sprite的存在，這是怎么回事呢？
問題的關(guān)鍵就在this->addChild(pSprite, 0)這行代碼中。addChild方法實現(xiàn)在CCLayer的父類CCNode中：
// cocos2dx/base_nodes/CCNode.cpp
void CCNode::addChild(CCNode *child, int zOrder, int tag)
{
… …
if( ! m_pChildren )
{
this->childrenAlloc();
}
this->insertChild(child, zOrder);
… …
}
void CCNode::insertChild(CCNode* child, int z)
{
m_bReorderChildDirty = true;
ccArrayAppendObjectWithResize(m_pChildren->data, child);
child->_setZOrder(z);
}
void ccArrayAppendObjectWithResize(ccArray *arr, CCObject* object)
{
ccArrayEnsureExtraCapacity(arr, 1);
ccArrayAppendObject(arr, object);
}
void ccArrayAppendObject(ccArray *arr, CCObject* object)
{
CCAssert(object != NULL, "Invalid parameter!");
object->retain();
arr->arr[arr->num] = object;
arr->num++;
}
又是一系列方法調(diào)用，最終我們來到了ccArrayAppendObject方法中，看到了陌生而又眼熟的retain方法調(diào)用。
在本文開始我們介紹CCObject時，我們知道retain是CCObject的一個方法，用于增加m_uReference計數(shù)。而實際上retain還隱含著“保留”這層意思。
在完成this->addChild(pSprite, 0)調(diào)用后，CSprite object的m_uReference = 2； m_uAutoReleaseCount = 1，這很關(guān)鍵。
我們在腦子里再過一下自動釋放池釋放object的過程：–m_uReference, –m_uAutoReleaseCount。一幀之后，兩個值變成了m_uReference = 1； m_uAutoReleaseCount = 0。還記得前面說過的m_uAutoReleaseCount的另外一個非計數(shù)含義么，那就是表示該object是否“受控”，現(xiàn)在值為0，顯然不再受自動釋放池的控制了，后續(xù)即便再執(zhí)行100次內(nèi)存自動釋放，也不會影響到該object的存活。
后續(xù)要想釋放這個“精靈”，我們還是需要手工調(diào)用release，或再調(diào)用其autorelease方法。
