Cocos2dx内存管理机制

Cocos2d-x 2019-05-18

使用过 Cocos2d-x 都知道，其中有一套自己实现的内存管理机制，不同于一般 C++ 的编写常规，而在使用前，了解其原理是有必要的，网上已经有很多对内部实现详细解说的文章。而对于使用者而言，并不需要对其内部有很深的了解，注重其“机制”，而非内部实现，在这里只是简单的聊一聊它的管理方式以及使用，固为浅说。

无用对象 与 管理对象

Cocos2d-x 将会在下一帧自动清理无用的对象，什么是无用的对象，通过 create() 方法创建的就是无用的对象。

为了简要说明，代码的组织设计一切从简，我们创建了两个辅助类和一个容器类 BaseLayer，在 BaseLayer 之上管理内部对象，并观察它是怎么自动管理对象的。实现了其 构造函数 方法和 析构函数，并做些日志打印，以方便我们观察：

 
 
    
  
  
  1. 1.classLSLayer:publicCCNode{ 
    2. 
  
  
  2. 2.public: 
    3. 
  
  
  3. 3.virtualboolinit(){ 
    4. 
  
  
  4. 4.CCLog("LSLayer().init()"); 
    5. 
  
  
  5. 5.returntrue; 
    6. 
  
  
  6. 6.}; 
    7. 
  
  
  7. 7. 
    8. 
  
  
  8. 8.CREATE_FUNC(LSLayer); 
    9. 
  
  
  9. 9. 
    10. 
  
  
  10. 10.LSLayer(){ 
    11. 
  
  
  11. 11.CCLog("LSLayer().()"); 
    12. 
  
  
  12. 12.}; 
    13. 
  
  
  13. 13.~LSLayer(){ 
    14. 
  
  
  14. 14.CCLog("LSLayer().~()"); 
    15. 
  
  
  15. 15.}; 
    16. 
  
  
  16. 16.}; 
    17. 
  
  
  17. 17. 
    18. 
  
  
  18. 18.classLSSprite:publicCCNode{ 
    19. 
  
  
  19. 19.public: 
    20. 
  
  
  20. 20.virtualboolinit(){ 
    21. 
  
  
  21. 21.CCLog("LSSprite().init()"); 
    22. 
  
  
  22. 22.true; 
    23. 
  
  
  23. 23.}; 
    24. 
  
  
  24. 24. 
    25. 
  
  
  25. 25.CREATE_FUNC(LSSprite); 
    26. 
  
  
  26. 26. 
    27. 
  
  
  27. 27.LSSprite(){ 
    28. 
  
  
  28. 28.CCLog("LSSprite().()"); 
    29. 
  
  
  29. 29.}; 
    30. 
  
  
  30. 30.~LSSprite(){ 
    31. 
  
  
  31. 31.CCLog("LSSprite().~()"); 
    32. 
  
  
  32. 32.}; 
    33. 
  
  
  33. 33.}; 
    34. 
  
  
  34. 34. 
    35. 
  
  
  35. 35.classBaseLayer:publicCCLayer{ 
    36. 
  
  
  36. 36.public: 
    37. 
  
  
  37. 37.virtualboolinit(){ 
    38. 
  
  
  38. 38.CCLog("BaseLayer().init()"); 
    39. 
  
  
  39. 39.//我们创建了两个“无用”对象 
    40. 
  
  
  40. 40.LSLayer*layer=LSLayer::create(); 
    41. 
  
  
  41. 41.LSSprite*sprite=LSSprite::create(); 
    42. 
  
  
  42. 42.//使用了layer变为受“管理”的对象 
    43. 
  
  
  43. 43.this->addChild(layer); 
    44. 
  
  
  44. 44. 
    45. 
  
  
  45. 45.true; 
    46. 
  
  
  46. 46.}; 
    47. 
  
  
  47. 47. 
    48. 
  
  
  48. 48.CREATE_FUNC(BaseLayer); 
    49. 
  
  
  49. 49. 
    50. 
  
  
  50. 50.BaseLayer(){ 
    51. 
  
  
  51. 51.CCLog("BaseLayer().()"); 
    52. 
  
  
  52. 52.}; 
    53. 
  
  
  53. 53.~BaseLayer(){ 
    54. 
  
  
  54. 54.CCLog("BaseLayer().~()"); 
    55. 
  
  
  55. 55.}; 
    56. 
  
  
  56. 56.}; 
    57.

如上所示，我们在 BaseLayer 中创建了两个对象， layer 和 sprite，而只使用了 layer ，如果要运行上面的 BaseLayer 代码，我们需要创建一个 BaseLayer 的层对象，并将它添加到运行的场景或者层中： addChild(BaseLayer::create());，以保证 BaseLayer 开始运行，现在我们分析一下运行的结果：

  
  
  • 1.//由addChild(BaseLayer::create());方法开始，创建并初始化了BaseLayer层 
    • 
  
  
  • 2.cocos2d-xdebuginfo[BaseLayer().()] 
    • 
  
  
  • 3.cocos2d-xdebuginfo[BaseLayer().init()] 
    • 
  
  
  • 4.//BaseLayerinit方法我们创建了两个对象 
    • 
  
  
  • 5.cocos2d-xdebuginfo[LSLayer().()] 
    • 
  
  
  • 6.cocos2d-xdebuginfo[LSLayer().init()] 
    • 
  
  
  • 7.cocos2d-xdebuginfo[LSSprite().()] 
    • 
  
  
  • 8.cocos2d-xdebuginfo[LSSprite().init()] 
    • 
  
  
  • 9.//对象创建完成，紧接着这“无用”对象便已经释放了，而另一个已经使用的对象没有释放 
    • 
  
  
  • 10.cocos2d-xdebuginfo[LSSprite().~()]
    •

    通过上面两个例子对比，对 cocos2d-x 的对象管理有了初步的认识，它会自动清理 “无用对象”。为了区分概念，我们将另一种对象称之为 “管理对象”，它是受管理的，有用的对象。比如上文中的 layer。

    这也算初步认识，当然，这至少解决了我们这样一个疑问：我们在场景初始化的时候，通过 create() 创建了成员变量，以备需要的时候使用，但发现在使用的时候这个对象已经不存在了，从而导致程序崩溃。

    管理对象不用之时立即回收

    我们再继续演变 BaseLayer 的实现，以方便我们观察在每一帧对象的情况，添加实现了定时器功能：

    classBaseLayer2:publicCCLayer{ 
  
  
  • 2.public: 
    • 
  
  
  • 3.virtualboolinit(){ 
    • 
  
  
  • 4.CCLog("BaseLayer2().init()"); 
    • 
  
  
  • 5.//启用定时器，自动在每一帧调用update方法 
    • 
  
  
  • 6.this->scheduleUpdate(); 
    • 
  
  
  • 7.true; 
    • 
  
  
  • 8.}; 
    • 
  
  
  • 9. 
    • 
  
  
  • 10.//定义update统计 
    • 
  
  
  • 11.intupdateCount; 
    • 
  
  
  • 12.LSLayer*layer; 
    • 
  
  
  • 13.LSSprite*sprite; 
    • 
  
  
  • 14. 
    • 
  
  
  • 15.virtualvoidupdate(floatfDelta){ 
    • 
  
  
  • 16.//为了方便观察，不让update内部无止境的打印下去 
    • 
  
  
  • 17.if(updateCount<3){ 
    • 
  
  
  • 18.updateCount++; 
    • 
  
  
  • 19.CCLog("updateindex:%d",updateCount); 
    • 
  
  
  • 20. 
    • 
  
  
  • 21.//在不同的帧做相关操作，以便观察 
    • 
  
  
  • 22.if(updateCount==1){ 
    • 
  
  
  • 23.layer=LSLayer::create(); 
    • 
  
  
  • 24.this->addChild(layer); 
    • 
  
  
  • 25.sprite=LSSprite::create(); 
    • 
  
  
  • 26. 
    • 
  
  
  • 27.}elseif(updateCount==2){ 
    • 
  
  
  • 28.this->removeChild(layer,true); 
    • 
  
  
  • 29. 
    • 
  
  
  • 30.}if(updateCount==3){ 
    • 
  
  
  • 31. 
    • 
  
  
  • 32.} 
    • 
  
  
  • 33. 
    • 
  
  
  • 34.CCLog("updateindex:%dend",updateCount); 
    • 
  
  
  • 35.} 
    • 
  
  
  • 36.}; 
    • 
  
  
  • 37. 
    • 
  
  
  • 38.CREATE_FUNC(BaseLayer2); 
    • 
  
  
  • 39. 
    • 
  
  
  • 40.BaseLayer2(): 
    • 
  
  
  • 41.updateCount(0),
    • 
  
  
  • 42.layer(NULL),
    • 
  
  
  • 43.sprite(NULL) 
    • 
  
  
  • 44.{ 
    • 
  
  
  • 45.CCLog("BaseLayer2().()"); 
    • 
  
  
  • 46.}; 
    • 
  
  
  • 47.~BaseLayer2(){ 
    • 
  
  
  • 48.CCLog("BaseLayer2().~()"); 
    • 
  
  
  • 49.}; 
    • 
  
  
  • 50.}; 
    • 
  
  
  • 51. 
    • 
  
  
  • 52.//打印如下 
    • 
  
  
  • 53.cocos2d-xdebuginfo[BaseLayer2().()] 
    • 
  
  
  • 54.cocos2d-xdebuginfo[BaseLayer2().init()] 
    • 
  
  
  • 55.//第一帧创建两个对象 
    • 
  
  
  • 56.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:1] 
    • 
  
  
  • 57.cocos2d-xdebuginfo[LSLayer().()] 
    • 
  
  
  • 58.cocos2d-xdebuginfo[LSLayer().init()] 
    • 
  
  
  • 59.cocos2d-xdebuginfo[LSSprite().()] 
    • 
  
  
  • 60.cocos2d-xdebuginfo[LSSprite().init()] 
    • 
  
  
  • 61.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:1end] 
    • 
  
  
  • 62.//我们看到sprite无用对象在第一帧和第二帧之间被释放 
    • 
  
  
  • 63.cocos2d-xdebuginfo[LSSprite().~()] 
    • 
  
  
  • 64.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:2] 
    • 
  
  
  • 65.//在第二帧移除管理对象，可以看到它是立即释放，在index:2end之前 
    • 
  
  
  • 66.cocos2d-xdebuginfo[LSLayer().~()] 
    • 
  
  
  • 67.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:2end] 
    • 
  
  
  • 68.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:3] 
    • 
  
  
  • 69.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:3end]
    •

    与无用对象不同的是，管理对象在不用之时，立即释放，这决定着如果想在其它地方使用此对象，在“完全”不用之前，一定要有所作为。重写 update 方法如下：

      
  
  • 1.virtualvoidupdate(floatfDelta){ 
    • 
  
  
  • 2.//为了方便观察，不让update内部无止境的打印下去 
    • 
  
  
  • 3.if(updateCount<3){ 
    • 
  
  
  • 4.updateCount++; 
    • 
  
  
  • 5.CCLog("updateindex:%d",updateCount); 
    • 
  
  
  • 6. 
    • 
  
  
  • 7.//在不同的帧做相关操作，以便观察 
    • 
  
  
  • 8.if(updateCount==1){ 
    • 
  
  
  • 9.layer=LSLayer::create(); 
    • 
  
  
  • 10.this->addChild(layer); 
    • 
  
  
  • 11.sprite=LSSprite::create(); 
    • 
  
  
  • 12.CCLog("%d",layer); 
    • 
  
  
  • 13.}if(updateCount==2){ 
    • 
  
  
  • 14.layer->retain(); 
    • 
  
  
  • 15.true); 
    • 
  
  
  • 16.CCLog("%d",layer); 
    • 
  
  
  • 17.}if(updateCount==3){ 
    • 
  
  
  • 18.layer->release(); 
    • 
  
  
  • 19.if(layer){ 
    • 
  
  
  • 20.CCLog("%d",layer); 
    • 
  
  
  • 21.} 
    • 
  
  
  • 22.} 
    • 
  
  
  • 23. 
    • 
  
  
  • 24.CCLog("updateindex:%dend",updateCount); 
    • 
  
  
  • 25.} 
    • 
  
  
  • 26.}; 
    • 
  
  
  • 27. 
    • 
  
  
  • 28.///打印如下 
    • 
  
  
  • 29.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:1] 
    • 
  
  
  • 30.cocos2d-xdebuginfo[LSLayer().()] 
    • 
  
  
  • 31.cocos2d-xdebuginfo[LSLayer().init()] 
    • 
  
  
  • 32.cocos2d-xdebuginfo[LSSprite().()] 
    • 
  
  
  • 33.cocos2d-xdebuginfo[LSSprite().init()] 
    • 
  
  
  • 34.cocos2d-xdebuginfo[147867424] 
    • 
  
  
  • 35.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:1end] 
    • 
  
  
  • 36.cocos2d-xdebuginfo[LSSprite().~()] 
    • 
  
  
  • 37.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:2] 
    • 
  
  
  • 38.//第二帧并没有释放layer，因为它还是有用的管理对象 
    • 
  
  
  • 39.cocos2d-xdebuginfo[147867424] 
    • 
  
  
  • 40.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:2end] 
    • 
  
  
  • 41.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:3] 
    • 
  
  
  • 42.//完全弃用，立即释放 
    • 
  
  
  • 43.cocos2d-xdebuginfo[LSLayer().~()] 
    • 
  
  
  • 44.//但是layer对象的地址还是可用的 
    • 
  
  
  • 45.cocos2d-xdebuginfo[147867424] 
    • 
  
  
  • 46.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:3end]
    •

    在完全不用之前，要有所作为。 如果我们将第二帧中的 layer->retain(); 放在 this->removeChild(layer,true); 之后呢，我们知道在 removeChild 之后是立即释放的，此时 layer 对象已经不存在了，而 layer 所指向的内存地址是个无效地址。如果你的程序继续运行，那么一定会出现内存错误。

    如果程序直接错误异常退出，倒也罢了，怕就怕，程序可能继续运行，layer 虽然是无效地址，但并不是 NULL，可能所指向的地址可用，可能还能继续执行，更可能的还能继续 layer->retain(); 操作。这会影响我们的判断，程序真的有问题么。如果留下了这种隐患，那么排除错误的难度会大大加深。比如程序莫名其妙的退出，时好时坏！（经过一叶的测试，这种情况是可能发生的，而且频率相当高，测试平台：Linux 平台，Android平台可能性稍低）

    第三帧我们通过 if (layer) 判断对象是否可用，如果可用我们继续操作 layer ，这样的使用方式也将会留下内存隐患，因为这样的判断是能通过的，但却是 不一定 能够正确使用的。

    一般而言，我们不一定需要 if(layer) 诸如此类的判断，这也是不推荐的。管理对象，谁使用，那么谁就是可控的！如果在对象销毁之前 谁 retain() ，那么在 release() 之前，它无需判断即可使用。谁 addXXX 使用，一般能通过 getXXX 获取。

    简而言之，谁使用（引用），你就找谁就行了，不论是获取，或者移除。

    我们前面所言，管理对象不用之时，立即回收，那么我们在同一帧使用，然后移除呢？我们继续改写 update 方法，验证想法：

    this->addChild(layer); 
  
  
  • 11.true); 
    • 
  
  
  • 12.}if(updateCount==2){ 
    • 
  
  
  • 13. 
    • 
  
  
  • 14.}if(updateCount==3){ 
    • 
  
  
  • 15. 
    • 
  
  
  • 16.} 
    • 
  
  
  • 17. 
    • 
  
  
  • 18.CCLog("updateindex:%dend",updateCount); 
    • 
  
  
  • 19.} 
    • 
  
  
  • 20.}; 
    • 
  
  
  • 21. 
    • 
  
  
  • 22.///其打印如下 
    • 
  
  
  • 23.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:1] 
    • 
  
  
  • 24.cocos2d-xdebuginfo[LSLayer().()] 
    • 
  
  
  • 25.cocos2d-xdebuginfo[LSLayer().init()] 
    • 
  
  
  • 26.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:1end] 
    • 
  
  
  • 27.//layer在两帧之间释放，也既是在一下帧自动清理 
    • 
  
  
  • 28.cocos2d-xdebuginfo[LSLayer().~()] 
    • 
  
  
  • 29.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:2] 
    • 
  
  
  • 30.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:2end]
    •

    这里我们在同一帧 addChild 并且随之 removeChild，那么 layer 的性质又是如何，我们知道 管理对象 在不用之时会立即释放，但在这里并没有立即释放，那说明什么，说明 layer 并不是管理对象，还只是无用对象，并且在这一帧结束时，或者说在 帧过度 的时候，并没有使用，可想而知，在 帧过度的时候，其内部做了些处理，首先自动清理无用对象，或者将以使用的无用对象变成管理对象，而在以后的帧，如果在管理对象不用之时，将会立即释放。

    现在来看一看稍微复杂点的结构会如何。

    //在不同的帧做相关操作，以便观察 
  
  
  • 2.if(updateCount==1){ 
    • 
  
  
  • 3.layer=LSLayer::create(); 
    • 
  
  
  • 4.sprite=LSSprite::create(); 
    • 
  
  
  • 5.layer->addChild(sprite); 
    • 
  
  
  • 6.addChild(layer); 
    • 
  
  
  • 7.}if(updateCount==2){ 
    • 
  
  
  • 8. 
    • 
  
  
  • 9.true); 
    • 
  
  
  • 10.}if(updateCount==3){ 
    • 
  
  
  • 11. 
    • 
  
  
  • 12.} 
    • 
  
  
  • 13. 
    • 
  
  
  • 14.///打印如下 
    • 
  
  
  • 15.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:2] 
    • 
  
  
  • 16.cocos2d-xdebuginfo[LSLayer().~()] 
    • 
  
  
  • 17.cocos2d-xdebuginfo[LSSprite().~()] 
    • 
  
  
  • 18.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:2end]
    •

    我们创建了两个对象 layer 和 sprite，将 sprite 添加到 layer，并把通过 addChild(layer) 使用 layer，可以看到，在第二帧移除 layer 的时候，立即释放了 layer 和 sprite 对象。这也是 cocos2d-x 自动管理所实现的功能，在 使用者 不用的时候，它也将会解除对其它对象的使用。

    基于以上情况，做些变形：

    if(updateCount==1){ 
  
  
  • 3.layer=LSLayer::create(); 
    • 
  
  
  • 4.sprite=LSSprite::create(); 
    • 
  
  
  • 5.layer->addChild(sprite); 
    • 
  
  
  • 6.}if(updateCount==2){ 
    • 
  
  
  • 7.true); 
    • 
  
  
  • 8.}if(updateCount==3){ 
    • 
  
  
  • 9. 
    • 
  
  
  • 10.} 
    • 
  
  
  • 11. 
    • 
  
  
  • 12.///打印如下 
    • 
  
  
  • 13.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:1end] 
    • 
  
  
  • 14.cocos2d-xdebuginfo[LSLayer().~()] 
    • 
  
  
  • 15.cocos2d-xdebuginfo[LSSprite().~()] 
    • 
  
  
  • 16.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:2] 
    • 
  
  
  • 17.cocos2d-xdebuginfo[updateindex:2end]
    •

    创建了两个对象 layer 和 sprite，将 sprite 添加到 layer 之中，而对 layer 不做处理，我们知道 layer 在第一帧结束后，会自动释放，所以也会释放其所引用的 sprite，而此时 sprite 的性质就有点微妙了。它在帧过度之间是怎么处理的，它是不是我们这所说的无用对象呢？哈！如果 layer 首先被自动管理，那么它会首先回收，并取消对 sprite 的引用，那么 sprite 就是个无用对象，被自动回收。如果 sprite 首先被自动管理，那么它将会先变成一个管理对象，然后在 layer 自动释放并取消对 sprite 引用的时候，被立即释放。从效果上来说，都是一帧之内完成的。但具体是哪种情况呢？我不知晓 : p 也不用知晓 ~ 所谓不知为不知，是知也 ～

    写在后面

    自动管理，所谓自动管理就是通过 create() 方法创建的对象（当然其内部是通过 autorelease() 方法标示，create 只是提供一个统一的创建对象方式），而什么又是有用无用呢，文中我们看到 retain() 和 release()，而这就是有用无用的实现原理，使用就 retain ，移除使用就用 release，再细究内部，可知里面维护了一个引用计数，从而判断是否被使用 ，而前文我们知道 layer->addChild(obj)，那么 obj 就为 layer 所用，究其本质，也是其内部调用了其 retain 等方法，可以阅读官方相关文档，有详细的说明，而本文多是以抽象的概念解说其设计理念，从使用者的角度分析在使用过程中可能会出现的问题，因为要想达到相同的自动管理效果，实现方式可以有很多种。别太注重细节，如果有什么疑问，可以像这样，通过几个小例程去验证我们的想法。对于本文，也只是我对 cocos2d-x 自动管理的理解，如果在实现和概念上有什么说的不对，还请指出，毕竟是 浅说 ～

    cocos2d-x 主要以 CCNode 为基类的树形结构组织管理，所以本文所创建的例程，基于 CCNode 编写，当然内存的自动管理还有很多内容，比如缓存的实现，消息机制对象的生命周期等。但基于谁使用，谁处理的原则，思路倒也明晰 ~

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