侯捷先生说过这么一句话 : 源码之前，了无秘密。 要了解Cocos2d-x的内存管理机制，就得阅读源码。
接触Cocos2d-x时， Cocos2d-x的最新版本已经到了3.2的时代，在学习Cocos2d-x 3.x的时，经常会写点很小的例子，比如创建一个精灵Sprite， 然后设计精灵的动作Action等等，或者添加图层Layer并设置相应属性等等。在创建这些元素的时候，都会先进行这样的操作 :
cocos2d::Sprite* m_sprite = cocos2d::Sprite::create("Picture_name.png");
cocos2d::Layer* m_layer = cocos2d::Layer::create();
在cocos2d-x 3.0之后加入了C++11的内容，于是m_sprite和m_layer的类型就可以这样写了 :
auto m_sprite = cocos2d::Sprite::create("Picture_name.png");
auto m_layer = cocos2d::Layer::create();
当然这些都不是重点， 重点的是这些直接或间接继承Node的类(Node继承自Ref)在创建的时候都使用create() 成员函数来创建， 看看create()的源码 :
Node * Node::create()
{
Node * ret = new (std::nothrow) Node();
if (ret && ret->init())
{
ret->autorelease(); // 重点在这里
}
else
{
CC_SAFE_DELETE(ret);
}
return ret;
}
在create一个对象时， 会调用一个autorelease()函数， 继续跟进 ：
Ref* Ref::autorelease()
{
PoolManager::getInstance()->getCurrentPool()->addObject(this);
return this;
}
原来是将新创建好的这个添加到当前的管理池中，而addObject实际上是Ref类的函数，Ref中有个存放Ref* 类型的vector，将新创建的对象添加到vector之中。
PoolManager::getInstance()->getCurrentPool()->addObject(this)这行代码中，涉及到了三个类 ： PoolManager， AutoreleasePool和Ref类。实际上， Cocos2d-x的内存管理机制就是和这三个类息息相关的，分别来看下源码 :
先看Ref类：
// CCRef.cpp
Ref::Ref()
: _referenceCount(1) // 新创建一个Ref，将引用计数初始化为 1
{
#if CC_ENABLE_SCRIPT_BINDING
static unsigned int uObjectCount = 0;
_luaID = 0;
_ID = ++uObjectCount;
_scriptObject = nullptr;
#endif
#if CC_REF_LEAK_DETECTION
trackRef(this);
#endif
}
Ref::~Ref()
{
#if CC_ENABLE_SCRIPT_BINDING
// if the object is referenced by Lua engine, remove it
if (_luaID)
{
ScriptEngineManager::getInstance()->getScriptEngine()->removeScriptObjectByObject(this);
}
else
{
ScriptEngineProtocol* pEngine = ScriptEngineManager::getInstance()->getScriptEngine();
if (pEngine != nullptr && pEngine->getScriptType() == kScriptTypeJavascript)
{
pEngine->removeScriptObjectByObject(this);
}
}
#endif
#if CC_REF_LEAK_DETECTION
if (_referenceCount != 0)
untrackRef(this);
#endif
}
// retain函数将引用计数值增加 1
void Ref::retain()
{
CCASSERT(_referenceCount > 0, "reference count should be greater than 0");
++_referenceCount;
}
// release函数将引用计数值减少 1
void Ref::release()
{
CCASSERT(_referenceCount > 0, "reference count should be greater than 0");
--_referenceCount;
// 如果引用计数等于0， 如果此时自动管理池仍然在清理该对象，则直接报错(assert)
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;
}
}
// 将此对象交个自动管理池来管理
Ref* Ref::autorelease()
{
PoolManager::getInstance()->getCurrentPool()->addObject(this);
return this;
}
unsigned int Ref::getReferenceCount() const
{
return _referenceCount;
}
再看AutoreleasePool类：
// AutoreleasePool.cpp
AutoreleasePool::AutoreleasePool()
: _name("")
#if defined(COCOS2D_DEBUG) && (COCOS2D_DEBUG > 0)
, _isClearing(false)
#endif
{
// 初始化时将Ref* 的vector大小设置为150
_managedObjectArray.reserve(150);
// 然后将这个自动管理池添加到管理类PoolManager中
PoolManager::getInstance()->push(this);
}
// 具有特定名字的管理池 方便调试
AutoreleasePool::AutoreleasePool(const std::string &name)
: _name(name)
#if defined(COCOS2D_DEBUG) && (COCOS2D_DEBUG > 0)
, _isClearing(false)
#endif
{
_managedObjectArray.reserve(150);
PoolManager::getInstance()->push(this);
}
// 当前管理池销毁时， 从管理类中弹出该管理池
AutoreleasePool::~AutoreleasePool()
{
CCLOGINFO("deallocing AutoreleasePool: %p", this);
clear();
PoolManager::getInstance()->pop();
}
// 添加对象到vector中
void AutoreleasePool::addObject(Ref* object)
{
_managedObjectArray.push_back(object);
}
void AutoreleasePool::clear()
{
#if defined(COCOS2D_DEBUG) && (COCOS2D_DEBUG > 0)
_isClearing = true;
#endif
for (const auto &obj : _managedObjectArray)
{
obj->release();
}
_managedObjectArray.clear();
#if defined(COCOS2D_DEBUG) && (COCOS2D_DEBUG > 0)
_isClearing = false;
#endif
}
bool AutoreleasePool::contains(Ref* object) const
{
for (const auto& obj : _managedObjectArray)
{
if (obj == object)
return true;
}
return false;
}
void AutoreleasePool::dump()
{
CCLOG("autorelease pool: %s, number of managed object %d\n", _name.c_str(), static_cast<int>(_managedObjectArray.size()));
CCLOG("%20s%20s%20s", "Object pointer", "Object id", "reference count");
for (const auto &obj : _managedObjectArray)
{
CC_UNUSED_PARAM(obj);
CCLOG("%20p%20u\n", obj, obj->getReferenceCount());
}
}
最后看看PoolManager类：
// CCPoolManager.cpp
PoolManager* PoolManager::s_singleInstance = nullptr;
PoolManager* PoolManager::getInstance()
{
if (s_singleInstance == nullptr)
{
s_singleInstance = new (std::nothrow) PoolManager();
//assert(nullptr != s_singleInstance);
// 在创建单例时， 添加第一个管理池
new AutoreleasePool("cocos2d autorelease pool");
}
return s_singleInstance;
}
// 销毁单例模式
void PoolManager::destroyInstance()
{
delete s_singleInstance;
s_singleInstance = nullptr;
}
// 初始化时设置管理类的vector的大小为10
PoolManager::PoolManager()
{
_releasePoolStack.reserve(10);
}
// 一个管理类PoolManager销毁时，销毁它管理的所有管理池
PoolManager::~PoolManager()
{
CCLOGINFO("deallocing PoolManager: %p", this);
while (!_releasePoolStack.empty())
{
AutoreleasePool* pool = _releasePoolStack.back();
delete pool;
}
}
// 获得当前管理池
AutoreleasePool* PoolManager::getCurrentPool() const
{
return _releasePoolStack.back();
}
// 判断一个Ref或其子类对象是否在管理池中
bool PoolManager::isObjectInPools(Ref* obj) const
{
for (const auto& pool : _releasePoolStack)
{
if (pool->contains(obj))
return true;
}
return false;
}
// 添加一个管理池
void PoolManager::push(AutoreleasePool *pool)
{
_releasePoolStack.push_back(pool);
}
// 弹出最新的一个管理池
void PoolManager::pop()
{
CC_ASSERT(!_releasePoolStack.empty());
_releasePoolStack.pop_back();
}
源码都在这里了，重新分析开头说的那个例子，在创建一个Sprite或Layer时， 先调用autorelease函数 :
Ref* Ref::autorelease()
{
PoolManager::getInstance()->getCurrentPool()->addObject(this);
return this;
}
然后就会先获得一个管理自动管理内存池的类PoolManager的单例 ：
PoolManager* PoolManager::getInstance()
{
if (s_singleInstance == nullptr)
{
s_singleInstance = new (std::nothrow) PoolManager();
//assert(nullptr != s_singleInstance);
// Add the first auto release pool
new AutoreleasePool("cocos2d autorelease pool");
}
return s_singleInstance;
}
第一次使用单例，会新建一个，会添加一个自动管理池 ：
AutoreleasePool::AutoreleasePool(const std::string &name)
: _name(name)
#if defined(COCOS2D_DEBUG) && (COCOS2D_DEBUG > 0)
, _isClearing(false)
#endif
{
_managedObjectArray.reserve(150);
PoolManager::getInstance()->push(this);
}
然后将该管理池push到PoolManager中的vector中，该vector是管理AutoreleasePool的 ：
void PoolManager::push(AutoreleasePool *pool)
{
_releasePoolStack.push_back(pool); // std::vector<AutoreleasePool*> _releasePoolStack;
}
然后由该单例获得管理这个Sprite或Layer的AutoreleasePool，并将该Sprite或Layer添加到该自动管理池当中 ：
void AutoreleasePool::addObject(Ref* object)
{
_managedObjectArray.push_back(object); // std::vector<Ref*> _managedObjectArray;
}
然后如果将这个Sprite添加到图层时，会增加这个Sprite的引用计数 ：
void pushBack(T object)
{
CCASSERT(object != nullptr, "The object should not be nullptr");
_data.push_back( object );
object->retain(); // 增加引用计数
}
remove一个Sprite，会减少该对象的引用计数：
void clear()
{
for( auto it = std::begin(_data); it != std::end(_data); ++it ) {
(*it)->release();
}
_data.clear();
}
在AutoreleasePool类中，建议不要在堆上建立内存管理池，因为new出来的需要手动delete掉，而栈上的内存管理池则在程序结束后自动销毁：
AutoreleasePool::~AutoreleasePool()
{
CCLOGINFO("deallocing AutoreleasePool: %p", this);
clear();
PoolManager::getInstance()->pop();
}
当前池销毁后， 就从管理类中弹出该池。
自动管理池用clear()函数来释放 ， 有Director类来控制自动管理池的释放操作：
void DisplayLinkDirector::mainLoop()
{
if (_purgeDirectorInNextLoop)
{
_purgeDirectorInNextLoop = false;
purgeDirector();
}
else if (_restartDirectorInNextLoop)
{
_restartDirectorInNextLoop = false;
restartDirector();
}
else if (! _invalid)
{
drawScene();
// release the objects
PoolManager::getInstance()->getCurrentPool()->clear();
}
}
_invalid来决定Director是否应该进行逻辑循环，_purgeDierctorInNextLoop在Director调用了end()函数后被设置为true，_restartDirector在restart()后被设置为true，mainloop函数是游戏的主逻辑循环处理函数，drawScene函数进行处理逻辑帧，在每帧尾结束都调用clear函数来清理这一帧所占用的资源，每帧都会回收，如果上一帧进行很多次autorelease而没有帧帧来清理，内存池的性能就会急剧下降，典型的例子是：魂斗罗里主角的“S”型子弹，一帧内产生了几十个子弹资源，如果在这一帧结束后不释放，内存池的性能就会急剧下降，游戏就会显得非常卡。
我们知道，游戏运行都是从Application开始的，在Application中的函数run来将游戏运行起来，在run里面，有个循环不断地执行director->mainloop()来进行逻辑操作。
以上就是我个人对内存管理的浅显的理解，如有不足，欢迎指出~
