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技术 2022年11月15日
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上一章我们完整的跟了一遍HelloWorld的源码,了解了Cocos2d-x的启动流程。其中Director这个类贯穿了整个Application程序,这章随小鱼一起把这个类分析透彻。

小鱼的阅读源码的习惯是,一层层地分析代码,在阅读Director这个类的时候,碰到了很多其它的Cocos2d-x类,我的方式是先大概了解一下类的作用,完整的去了解Director类,之后再去按照重要程度去分析碰到的其它类。

一点一点分析 CCDirector.h

#ifndef __CCDIRECTOR_H__
#define __CCDIRECTOR_H__#include "CCPlatformMacros.h"#include "CCRef.h"
#include "ccTypes.h"
#include "CCGeometry.h"
#include "CCVector.h"
#include "CCGL.h"
#include "CCLabelAtlas.h"
#include "kazmath/mat4.h"NS_CC_BEGIN/**
* @addtogroup base_nodes
* @{
*//* Forward declarations. */
class LabelAtlas;
class Scene;
class GLView;
class DirectorDelegate;
class Node;
class Scheduler;
class ActionManager;
class EventDispatcher;
class EventCustom;
class EventListenerCustom;
class TextureCache;
class Renderer;#if (CC_TARGET_PLATFORM != CC_PLATFORM_WINRT) && (CC_TARGET_PLATFORM != CC_PLATFORM_WP8)
class Console;
#endif

从ccdirector.h的包含文件和引用的类来看,我们可以看到Director类都管些什么,做个初步了解。

管理的有 Label(标签) 、Scene(场景)、 GLView(OpenGL渲染) 、Node(结点?不知道是什么玩意后面我们再仔细分析)、Scheduler(程序调度)、ActionManager(动画管理)、EventDispatcher(事件管理)、EventCuston(也和事件有关)、EventListenerCuston(事件侦听有关系)、TextureCache(纹理缓存)、Renderer(渲染器)、Console(控制台)

这个大管家管了这么多东西,后面的章节我来逐个分析这些东西是什么,现在只要不阻碍分析Director这个大管家类,可以暂时不用理会其它类的实现的具体内容。

继续往下看Director类的具体定义

class CC_DLL Director : public Ref

Director类继承了 Ref类,参看Ref类的定义可以大体了解到是一个用来做引用记数的类,相关还有PoolManager ,AutoreleasePool, 等,从命名可以了解cocos2d-x有自己的内存管理机制,用到了引用记数来确定对象是否应该释放,相应的有管理类来控制。后面我们单独去分析coocs2d-x的内存管理。在这里只知道Director类也是由统一的内存管理器来控制的。

下面看一下Director类的公有函数

static const char *EVENT_PROJECTION_CHANGED;static const char* EVENT_AFTER_UPDATE;static const char* EVENT_AFTER_VISIT;static const char* EVENT_AFTER_DRAW;
const char *Director::EVENT_PROJECTION_CHANGED = "director_projection_changed";
const char *Director::EVENT_AFTER_DRAW = "director_after_draw";
const char *Director::EVENT_AFTER_VISIT = "director_after_visit";
const char *Director::EVENT_AFTER_UPDATE = "director_after_update";

最开始定义了几个事件Director类的事件类型, 依次是 工程类型改变,draw(渲染) visit(访问) update(更新)之后的事件 可猜测 当 draw visit update之后director可抛出相应事件外部捕获后进后自己的处理。

enum class Projection
{
/// sets a 2D projection (orthogonal projection)
_2D, /// sets a 3D projection with a fovy=60, znear=0.5f and zfar=1500.
_3D, /// it calls "updateProjection" on the projection delegate.
CUSTOM, /// Default projection is 3D projection
DEFAULT = _3D,
};

这个枚举定义了工程类型 有 2D 3D 和自定义,默认为3D游戏类型。

/** returns a shared instance of the director */
static Director* getInstance(); /** @deprecated Use getInstance() instead */
CC_DEPRECATED_ATTRIBUTE static Director* sharedDirector() { return Director::getInstance(); }
/**
* @js ctor
*/
Director(void);
/**
* @js NA
* @lua NA
*/
virtual ~Director();

这段代码可以知道 Director也是单例创建型。并且提供了外部得到实例的接口sharedDirector;

virtual bool init();

init整个director对象的初始化工作都在这里面。这个函数很重要,我们稍后单独分析它

后面代码里很多方法注释里面已经描述的很详细了,这里我们简单过一遍,大多是些Get Set的方法。

/** 得到director当前正在运行的场景,director同一时间只能有一个场景在运行*/
inline Scene* getRunningScene() { return _runningScene; } /** 得到动画的帧速率*/
inline double getAnimationInterval() { return _animationInterval; }
/** 设置动画的帧频,这里看到这是一个纯虚函数,所以Director是一个抽象类,不能被实例化,使用的时候必须继承这个类开实现自己的Director. */
virtual void setAnimationInterval(double interval) = ; /** 询问是否在左下角显示帧频,我们看helloworld里面有一个fps显示,这里应该就是控制显示fps的地方 */
inline bool isDisplayStats() { return _displayStats; }
/** 设置是否要在左下角显示帧频*/
inline void setDisplayStats(bool displayStats) { _displayStats = displayStats; } /** 得到每一帧消耗时间多少秒 如每秒60的帧频那么这个返回值就是 1/60秒*/
inline float getSecondsPerFrame() { return _secondsPerFrame; }
/** 得到封装OpenGl操作的对象GLView的接口
* @js NA
* @lua NA
*/
inline GLView* getOpenGLView() { return _openGLView; }
void setOpenGLView(GLView *openGLView);

纹理缓存的对象

TextureCache* getTextureCache() const;

下面几个函数是用来控制游戏循环中帧与帧之间的时间间隔的,其中涉及到两个成员变量

/* 标记是否下次帧逻辑时是否清除(忽略)_deltaTime */
bool _nextDeltaTimeZero;
/* 上一次逻辑帧运行到当前的时间间隔,用来判断是否应该进行下次逻辑帧,上一次帧执行的时间记录在 _lastUpdate 变量里面*/
float _deltaTime;

下面两个函数是用来操作下一次的 _deltaTime是否有效的,当整个游戏暂停的时候,这时_deltaTime会不断累计,就会用到了_nextDeltaTimeZero这个变量,标记着下次的_deltaTime为0这样就会不出现恢复暂停后跳帧,而是继续当前帧顺序开始。

inline bool isNextDeltaTimeZero() { return _nextDeltaTimeZero; }
void setNextDeltaTimeZero(bool nextDeltaTimeZero);

计算_deltaTime的函数,会在每个逻辑循环里面都调用。

/** 计算 deltaTime 上次逻辑帧调用的时间和当前时间的时间间隔。如果 nextDeltaTimeZero为true则deltaTime为0*/
void calculateDeltaTime();
/*上次主循环帧执行到当前的时间间隔 _deltaTime*/
float getDeltaTime() const;

继续看代码

/** 询问当前是否是暂停状态 游戏暂停用 _paused这个变量记录 */
inline bool isPaused() { return _paused; } /** director运行后一共执行了多少帧*/
inline unsigned int getTotalFrames() { return _totalFrames; } /** 设置/读取 _projection变量,标记工程类型 2d?3d?
@since v0.8.2
* @js NA
* @lua NA
*/
inline Projection getProjection() { return _projection; }
void setProjection(Projection projection); /** 设置opengl的viewport*/
void setViewport();

下面是一些坐标的操作方法

/** 可以得到通知消息的node结点,具体后面分析Node再讨论,现在大概了解一下*/
Node* getNotificationNode() const { return _notificationNode; }
void setNotificationNode(Node *node); // 下面是设置和获得窗口尺寸的一些函数 注释已经很详细了,这里就不翻译了
/** returns the size of the OpenGL view in points.
*/
const Size& getWinSize() const; /** returns the size of the OpenGL view in pixels.
*/
Size getWinSizeInPixels() const; /** returns visible size of the OpenGL view in points.
* the value is equal to getWinSize if don't invoke
* GLView::setDesignResolutionSize()
*/
Size getVisibleSize() const; /** returns visible origin of the OpenGL view in points.
*/
Point getVisibleOrigin() const; /** converts a UIKit coordinate to an OpenGL coordinate
Useful to convert (multi) touch coordinates to the current layout (portrait or landscape)
*/
Point convertToGL(const Point& point); /** converts an OpenGL coordinate to a UIKit coordinate 坐标转换
Useful to convert node points to window points for calls such as glScissor
*/
Point convertToUI(const Point& point); /// XXX: missing description
float getZEye() const;

下面是场景管理的一些方法 这部分挺重要的,我们深入分析

先看一下关于Scene场景的一些属性

/* 当前正在执行的场景,由这个变量可以知道,Cocos2d-x同一时间只能执行一个场景。*/
Scene *_runningScene; /* 下一个要执行的场景,这块肯定是在场景切换的时候要用到的 */
Scene *_nextScene; /* 是否清除场景的标记,当为真时,旧的场景就收到清除消息 */
bool _sendCleanupToScene; /* 场景的堆栈 */
Vector<Scene*> _scenesStack;

通过这几个关于场景的属性可以大体了解到,Cocos2d-x同时只能执行一个场景,场景切换的时候有一个 _nextScene。清除场景时有一个标记 _scendCleanupToScene,等待执行的场景都存在 一个栈里面 _scenesStack

/** 设置要执行的场景     */
void runWithScene(Scene *scene); /** 将新的场景加入到执行堆栈里面,新加入的场景将会被立即执行,使用的时候避免这个堆栈里的场景太多,防止设备内存不足,当已经有场景在执行的时候可以调用此方法来切换场景 */
void pushScene(Scene *scene); /** 从堆栈中弹出最后加入的场景,在使用这个函数的时候要确保已经有一个场景在执行且在堆栈里面。弹出的场景会被清除,如果栈空了,那么Director就会停止 */
void popScene(); /** 通过调用 `popToSceneStackLevel(1)` 这个方法来实现清理栈里的场景只留下根场景,就是剩下第一个入栈的场景 */
void popToRootScene(); /** 按栈的层次来清理栈里的场景,level=0全清除 =1时 为 popToRootScene() 如果值超出了栈里的场景数量则不处理 */
void popToSceneStackLevel(int level); /** 当有场景在执行的时候,替换当前运行的场景 */
void replaceScene(Scene *scene); /** 停止当前场景 */
void end(); /** 暂停场景 */
void pause(); /** 暂停后恢复场景
*/
void resume();
/** 停止动画及所有逻辑     */
virtual void stopAnimation() = ; /**开始动画循环
*/
virtual void startAnimation() = ; /** 渲染场景
*/
void drawScene();

下面是一些内存控制的

/** 清除Direct的内存缓存,看下源码可以大概了解都有字体,纹理,文件等内存资源     */
void purgeCachedData(); /** 设置默认值,具体有哪些看下代码就知道了,很清楚写的*/
void setDefaultValues();

OpenGl的一些操作

/** 设置OpenGl的默认值*/
void setGLDefaultValues(); /** 设置是否开启透明*/
void setAlphaBlending(bool on); /** 设置是否开启深度测试*/
void setDepthTest(bool on);

Director主循环 所有Director场景逻辑都会在这里触发

virtual void mainLoop() = ;

还有一些方法,简单过一遍,从命名上就可以知道大概的含义了,有些后面我们分章节来详细分析

/** 设置/获得缩放比例    */
void setContentScaleFactor(float scaleFactor);
float getContentScaleFactor() const { return _contentScaleFactor; } /** 得到调度控制对象 ,这个Scheduler应该是类似一个定时期和一堆回调方法的东西,后面我们专门分析这玩意 */
Scheduler* getScheduler() const { return _scheduler; } /** 设置定时器 */
void setScheduler(Scheduler* scheduler); /** 获得、设置动作管理器对象 后面单独分析这个类 */
ActionManager* getActionManager() const { return _actionManager; }
void setActionManager(ActionManager* actionManager); /**事件分发器的 get set操作 后面单独分析这个类*/
EventDispatcher* getEventDispatcher() const { return _eventDispatcher; }
void setEventDispatcher(EventDispatcher* dispatcher); /** 渲染器 后面单独分析这个类 */
Renderer* getRenderer() const { return _renderer; }

上面解剖了Director类,有几个方法我们着重看一下

先看返回单例对象的方法

Director* Director::getInstance()
{
if (!s_SharedDirector)
{
s_SharedDirector = new DisplayLinkDirector();
s_SharedDirector->init();
} return s_SharedDirector;
}

值得注意的是,返回的是DisplayLinkDirector这个类,并且在创建完 DisplayLinkDirector对象后调用了init方法,

咱们先不管DisplayLinkDirector类是什么,肯定是一个Director的一个子类,因为Director是一个抽象类

先看一下init方法 从这个方法里面我们再一次了解一下,Director具体都能干什么,和一些内部初始化的工作是怎么完成的

bool Director::init(void)
{
setDefaultValues(); // scenes
_runningScene = nullptr;
_nextScene = nullptr; _notificationNode = nullptr; _scenesStack.reserve(); // FPS
_accumDt = 0.0f;
_frameRate = 0.0f;
_FPSLabel = _drawnBatchesLabel = _drawnVerticesLabel = nullptr;
_totalFrames = _frames = ;
_lastUpdate = new struct timeval; // paused ?
_paused = false; // purge ?
_purgeDirectorInNextLoop = false; _winSizeInPoints = Size::ZERO; _openGLView = nullptr; _contentScaleFactor = 1.0f; // scheduler
_scheduler = new Scheduler();
// action manager
_actionManager = new ActionManager();
_scheduler->scheduleUpdate(_actionManager, Scheduler::PRIORITY_SYSTEM, false); _eventDispatcher = new EventDispatcher();
_eventAfterDraw = new EventCustom(EVENT_AFTER_DRAW);
_eventAfterDraw->setUserData(this);
_eventAfterVisit = new EventCustom(EVENT_AFTER_VISIT);
_eventAfterVisit->setUserData(this);
_eventAfterUpdate = new EventCustom(EVENT_AFTER_UPDATE);
_eventAfterUpdate->setUserData(this);
_eventProjectionChanged = new EventCustom(EVENT_PROJECTION_CHANGED);
_eventProjectionChanged->setUserData(this); //init TextureCache
initTextureCache(); _renderer = new Renderer;#if (CC_TARGET_PLATFORM != CC_PLATFORM_WINRT) && (CC_TARGET_PLATFORM != CC_PLATFORM_WP8)
_console = new Console;
#endif
return true;
}

可以看到,Director这个大管家初始化了 ActionManager 动作管理器 并将 _actionManager加到了定时器里

初始化了EventDispatcher EventCustom 等事件

初始化了纹理 和渲染器 Renderer

下面我们再看一下DisplayLinkDirector这个类

这是Director的实体类。

class DisplayLinkDirector : public Director
{
public:
DisplayLinkDirector()
: _invalid(false)
{} //
// Overrides
//
virtual void mainLoop() override;
virtual void setAnimationInterval(double value) override;
virtual void startAnimation() override;
virtual void stopAnimation() override;protected:
bool _invalid;
};

这个类实现了Director的几个关键的虚函数。

mainLoop这个是最主要的了,上面我们一再说逻辑循环 逻辑循环,其实都是指这个函数,所有的操作,动画,渲染,定时器都在这里驱动的。

游戏主循环里反复的调度 mainLoop来一帧一帧的实现游戏的各种动作,动画……. mainLoop来决定当前帧该执行什么,是否到时间执行等等。

void DisplayLinkDirector::mainLoop()
{
if (_purgeDirectorInNextLoop)
{
_purgeDirectorInNextLoop = false;
purgeDirector();
}
else if (! _invalid)
{
drawScene(); // release the objects
PoolManager::getInstance()->getCurrentPool()->clear();
}
}

代码很简单,根据对 purgeDirectorInNextLoop 判断来决定mainLoop是否应该清除。

_invalid来决定 Director是否应该进行逻辑循环

这段代码很简单,主要操作都封闭到了 drawScene里面后面我们跟进drawScene来看看每个逻辑帧都干了些什么。

后面还有一个代码PoolManager::getInstance()->getCurrentPool()->clear(); 从命名上来看是做清除操作,应该是内存操作,每帧回收不用的引用对象应该是在这里触发的,我们在内存应用的章节再回过头来讨论这块。

下面看drawScene的代码

void Director::drawScene()
{
// 计算帧之间的时间间隔,下面根据这个时间间隔来判断是否应该进行某某操作
calculateDeltaTime(); // skip one flame when _deltaTime equal to zero.
if(_deltaTime < FLT_EPSILON)
{
return;
} if (_openGLView)
{
_openGLView->pollInputEvents();
} //Director没有暂停的情况下,更新定时器,分发 update后的消息
if (! _paused)
{
_scheduler->update(_deltaTime);
_eventDispatcher->dispatchEvent(_eventAfterUpdate);
}
//opengl清理
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);    /*设置下个场景*/
if (_nextScene)
{
setNextScene();
} kmGLPushMatrix(); // global identity matrix is needed... come on kazmath!
kmMat4 identity;
kmMat4Identity(&identity); // 渲染场景
if (_runningScene)
{
_runningScene->visit(_renderer, identity, false);
        // 分发场景渲染后的消息
_eventDispatcher->dispatchEvent(_eventAfterVisit);
} // 渲染notifications 结点,这个结点有什么用现在还看不太清楚,后面章节我们一定会摸清楚的
if (_notificationNode)
{
_notificationNode->visit(_renderer, identity, false);
} if (_displayStats)// 渲染 FPS等帧频显示
{
showStats();
} _renderer->render(); // 调用了渲染器的render方法,具体我们在分析Render类的时候再回过来看都干了些什么
_eventDispatcher->dispatchEvent(_eventAfterDraw); kmGLPopMatrix(); _totalFrames++; // swap buffers
if (_openGLView)
{
_openGLView->swapBuffers();
} if (_displayStats)
{
calculateMPF();
}
}

到现在,我们完整的分析了Director类,了解了这个大管家都管理了哪些对象。下面我们做个总结。

Director主要管理了场景,四个事件的分发,渲染, Opengl对象,等

它主要是以场景为单位来控制游戏的逻辑帧,通过场景的切换来实现游戏中不同界面的变化。

其实 mainloop这个函数 调用 了drawscene来实现每一帧的逻辑主要是渲染逻辑。

上一章节,我们读到了application里面有一个run方法 ,在run方法里面有一个死循环,那个是游戏的主循环,在那个死循环里不断的调用 director->mainLoop这个就是在主游戏循环里不断的执行逻辑帧的操作.

下一节我们从最基本的开始分析,看一下 ref这个类cocos2d-x的内存管理机制。

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