cocos2d-x 内存管理机制

一、cc.Node

Node类是绝大部分类的父类，如Scene、Layer，Sprite，Button等，要理解cocos的内存管理，首先的是从Node类源码开始入手，抽丝剥茧，一步一步去挖掘

Node * Node::create()
{
    Node * ret = new (std::nothrow) Node();
    if (ret && ret->init())
    {
        ret->autorelease();
    }
    else
    {
        CC_SAFE_DELETE(ret);
    }
    return ret;
}
void Node::addChild(Node* child, int localZOrder, const std::string &name)
{
    CCASSERT(child != nullptr, "Argument must be non-nil");
    CCASSERT(child->_parent == nullptr, "child already added. It can't be added again");
    addChildHelper(child, localZOrder, INVALID_TAG, name, false);
}
 
void Node::addChildHelper(Node* child, int localZOrder, int tag, const std::string &name, bool setTag)
{
    if (_children.empty())
    {
        this->childrenAlloc();
    }
    this->insertChild(child, localZOrder);
    ......
}
void Node::childrenAlloc()
{
    _children.reserve(4);
}
// helper used by reorderChild & add
void Node::insertChild(Node* child, int z)
{
    _transformUpdated = true;
    _reorderChildDirty = true;
    _children.pushBack(child);
    child->_localZOrder = z;
}
 
void Node::removeFromParent()
{
    this->removeFromParentAndCleanup(true);
}
 
void Node::removeFromParentAndCleanup(bool cleanup)
{
    if (_parent != nullptr)
    {
        _parent->removeChild(this,cleanup);
    } 
}
 
void Node::removeChild(Node* child, bool cleanup /* = true */)
{
    // explicit nil handling
    if (_children.empty())
    {
        return;
    }
 
    ssize_t index = _children.getIndex(child);
    if( index != CC_INVALID_INDEX )
        this->detachChild( child, index, cleanup );
}
 
void Node::removeChild(Node* child, bool cleanup /* = true */)
{
    // explicit nil handling
    if (_children.empty())
    {
        return;
    }
 
    ssize_t index = _children.getIndex(child);
    if( index != CC_INVALID_INDEX )
        this->detachChild( child, index, cleanup );
}
 
void Node::detachChild(Node *child, ssize_t childIndex, bool doCleanup)
{
    // IMPORTANT:
    //  -1st do onExit
    //  -2nd cleanup
    if (_running)
    {
        child->onExitTransitionDidStart();
        child->onExit();
    }
 
    // If you don't do cleanup, the child's actions will not get removed and the
    // its scheduledSelectors_ dict will not get released!
    if (doCleanup)
    {
        child->cleanup();
    }
 
    // set parent nil at the end
    child->setParent(nullptr);
 
    _children.erase(childIndex);
}

1、首先看create函数，这就函数是创建节点，这里需要注意是就是autorelease()这个方法，这个方法是干什么的呢？疑问1我们继续往下找，这个方法是Node父类的，顺着这条线，我们找到了Ref这个类，Ref是啥呢？这里先保留这个疑问2，等下在讲，现在继续看addChild()函数

2、再看addChild()->addChildHelper()->insertChild()->_children.pushBack(child)这个函数就是把节点pushBack到_children这个容器中去，然后设置name、tag，localZoOder，_children是什么呢？在Node中找，最后找到_children是一个Vector，装子节点的，每个Node上都有一个_children。这里可以看到pushBack这里调用了retain()，函数retain是啥呢？疑问3

3、最后看removeFromParent()->removeFromParentAndCleanup()->removeChild()->detachChild()->_children.erase(childIndex),这个函数就是把节点从_children中erase()，这里可以看到erase这里调用了release()，函数release()是啥呢？疑问4

Vector<Node*> _children;        ///< array of children nodes
 
void pushBack(T object)
{
   CCASSERT(object != nullptr, "The object should not be nullptr");
   _data.push_back( object );
   object->retain();
}
 
iterator erase(ssize_t index)
{
   CCASSERT(!_data.empty() && index >=0 && index < size(), "Invalid index!");
   auto it = std::next( begin(), index );
   (*it)->release();
       return _data.erase(it);
}

二、Ref

Ref到底是啥呢？还是从源码入手，我们找到Ref的源码，主要包括如下的函数：

class CC_DLL Ref
{
public:
    void retain();                             // ++_referenceCount
    void release();                            // --_referenceCount
    Ref* autorelease();                        // 添加到AutoReleasePool
    unsigned int getReferenceCount() const;    // 获取引用次数
 
protected:
    unsigned int _referenceCount;              // 记录引用次数
};
 
NS_CC_END
 
#endif // __BASE_CCREF_H__

Ref::Ref()
: _referenceCount(1) // 当创建Ref时，它的引用计数为1
{
#if CC_ENABLE_SCRIPT_BINDING
    static unsigned int uObjectCount = 0;
    _luaID = 0;
    _ID = ++uObjectCount;
#endif
    
#if CC_REF_LEAK_DETECTION
    trackRef(this);
#endif
}
 
void Ref::retain()
{
    CCASSERT(_referenceCount > 0, "reference count should greater than 0");
    ++_referenceCount;
}
 
void Ref::release()
{
    CCASSERT(_referenceCount > 0, "reference count should greater than 0");
    --_referenceCount;
    if (_referenceCount == 0)
    {
#if defined(COCOS2D_DEBUG) && (COCOS2D_DEBUG > 0)
        auto poolManager = PoolManager::getInstance();
        if (!poolManager->getCurrentPool()->isClearing() && poolManager->isObjectInPools(this))
        {
            CCASSERT(false, "The reference shouldn't be 0 because it is still in autorelease pool.");
        }
#endif
 
#if CC_REF_LEAK_DETECTION
        untrackRef(this);
#endif
        delete this;
    }
}
Ref* Ref::autorelease()
{
    PoolManager::getInstance()->getCurrentPool()->addObject(this);
    return this;
}

如何理解这个段代码呢？由上面代码可知道，cocos2d采用了引用计数的方法来进行来对对象进行  内存管理，(疑问2回答)，Ref是cocos的内存管理类，cocos2d几乎所有的对象节点继承于Ref

1、首先看构造函数，当创建对象时，它的引用计数赋值为1(重点)

2、(疑问3回答)然后看retain函数，这个接口作用就是_referenceCount+1

3、(疑问4回答)接着看release函数，这个接口作用就是_referenceCount-1，当_referenceCount==0的时候，对象会被回收释放(重点)

4、再看autorelease()函数，这个函数有什么用呢？留疑1问接着往下看，这个函数里面出现了PoolManager这个单例，回到Ref.h,我们找到了AutoreleasePool这个类

friend class AutoreleasePool;

三、AutoreleasePool和PoolManager

void AutoreleasePool::addObject(Ref* object)
{
    _managedObjectArray.push_back(object);
}
 
void AutoreleasePool::clear()
{
#if defined(COCOS2D_DEBUG) && (COCOS2D_DEBUG > 0)
    _isClearing = true;
#endif
    std::vector<Ref*> releasings;
    //将_managedObjectArray的数据和releasings交换，
    //以达到清理上一帧的_managedObjectArray这个vector，
    //来确保已经被release过的节点已经被踢出releasePool,具体请参考
    //c++ vector.swap原理
    releasings.swap(_managedObjectArray);
    // 遍历所有对象，进行引用计数-1，为0的销毁对象
    for (const auto &obj : releasings)
    {
        obj->release();
    }
#if defined(COCOS2D_DEBUG) && (COCOS2D_DEBUG > 0)
    _isClearing = false;
#endif
}
 
AutoreleasePool* PoolManager::getCurrentPool() const
{
    return _releasePoolStack.back();
}

AutoReleasePool，解释过来就是自动释放池，是来存放Node:create() 的一个容器。这里终于可以解释疑问1了，autorelease()就是把对象加入到了自动释放对象池中，这里只是添加进去了，哪里调用了AutoreleasePool::clear()函数呢？继续往下找，在CCDirector单例的manLoop()中找到了这个函数的调用：

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

coocs2d每一帧都会对当前AutoreleasePool进行clear()，把引用计数为0的对象清理。这里有几点需要解释一下

1、如果一个对象在创建后，在当前帧没有调用addChild(), 对象就会被销毁掉，所以对象一定要在当前帧结束前调用

2、对象在addChild()后_referenceCount由1变成2了(在Node和Ref有讲到过)，然后通过AutoreleasePool的clear()，又从_referenceCount=2变为_referenceCount=1，clear()中使用swap()方法保证了节点对象在当前的AutoreleasePool中仅存在一帧的时间，避免重复遍历

3、调用removeFromParent来删除对象，引用计数由1变为0，对象会被释放

四、总结

cocos2dx的内存官方分为两种方式

1、手动方式：对象创建时_referenceCount赋值为1，调用retain()，_referenceCount+1，调用release()，_referenceCount-1，_referenceCount == 0时会被引擎回收掉释放内存

2、自动方式：在create()一个对象时，会调用autorelease()方法把该对象加入AutoreleasePool，在 mainLoop()方法中会调用当前AutoreleasePool中的clear()方法，clear()方法会遍历移除所有与该AutoreleasePool中的对象，并调用一次对象release()方法，如果这个对象_referenceCount == 0就会被引擎回收掉释放内存