剖析iOS开发中Cocos2d-x的内存管理相关操作

【 tulaoshi.com - 编程语言 】

一，IOS与图片内存
在IOS上，图片会被自动缩放到2的N次方大小。比如一张1024*1025的图片，占用的内存与一张1024*2048的图片是一致的。图片占用内存大小的计算的公式是；长*宽*4。这样一张512*512 占用的内存就是 512*512*4 = 1M。其他尺寸以此类推。（ps:IOS上支持的最大尺寸为2048*2048）。

二，cocos2d-x 的图片缓存
Cocos2d-x 在构造一个精灵的时候会使用spriteWithFile或者spriteWithSpriteFrameName等 无论用哪种方式，cocos2d-x都会将这张图片加载到缓存中。如果是第一次加载这个图片，那就会先将这张图片加载到缓存，然后从缓存读取。如果缓存中已经存在，则直接从缓存中提取，免除了加载过程。

图片的缓存主要由以下两个类来处理：CCSpriteFrameCache， CCTextureCache

CCSpriteFrameCache加载的是一张拼接过的大图，每一个小图只是大图中的一个区域，这些区域信息都在plist文件中保存。用的时候只需要根据小图的名称就可以加载到这个区域。

CCTextureCache 是普通的图片缓存，我们所有直接加载的图片都会默认放到这个缓存中，以提高调用效率。

因此，每次加载一张图片，或者通过plist加载一张拼接图时，都会将整张图片加载到内存中。如果不去释放，那就会一直占用着。

三，渲染内存
不要以为，计算内存时，只计算加载到缓存中的内存就可以了。以一张1024*1024的图片为例。
代码如下：

CCSprite *pSprite = CCSprite::spriteWithFile("a.png");

调用上边这行代码以后，可以在LEAKS工具中看到，增加了大约4M的内存。然后接着调用
代码如下：

addChild(pSprite);

这时，内存又增加了4M。也就是，一张图片，如果需要渲染的话，那它所占用的内存将要X2。

再看看通过plist加载的图片，比如这张大图尺寸为2048*2048。想要加载其中的一张32*32的小图片
代码如下：

CCSpriteFrameCache::sharedSpriteFrameCache()-addSpriteFramesWithFile("b.plist");

此时内存增加16M （汗）
代码如下：

CCSprite *pSpriteFrame = CCSprite::spriteWithSpriteFrameName("b1.png");

b.png 大小为32*32 ，想着也就是增加一点点内存，可实际情况是增加16M内存。也就是只要渲染了其中的一部分，那么整张图片都要一起被加载。

但是情况不是那么的糟糕，这些已经渲染的图片，如果再次加载的话，内存是不会再继续升高的，比如又增加了100个b.plist的另一个区域，图片内存还是共增加16+16 = 32M，而不会继续上升。

四，缓存释放
如果游戏有很多场景，在切换场景的时候可以把前一个场景的内存全部释放，防止总内存过高.
代码如下：

CCTextureCache::sharedTextureCache()-removeAllTextures(); 释放到目前为止所有加载的图片

CCTextureCache::sharedTextureCache()-removeUnusedTextures(); 将引用计数为1的图片释放掉CCTextureCache::sharedTextureCache()-removeTexture(); 单独释放某个图片

CCSpriteFrameCache 与 CCTextureCache 释放的方法差不多。

值得注意的是释放的时机，一般在切换场景的时候释放资源，如果从A场景切换到B场景，调用的函数顺序为B::init()----A::exit()----B::onEnter() 可如果使用了切换效果，比如CTransitionJumpZoom::transitionWithDuration这样的函数，则函数的调用顺序变为B::init()----B::onEnter()----A::exit() 而且第二种方式会有一瞬间将两个场景的资源叠加在一起，如果不采取过度，很可能会因为内存吃紧而崩溃。

有时强制释放全部资源时，会使某个正在执行的动画失去引用而弹出异常，可以调用CCActionManager::sharedManager()-removeAllActions();来解决。

五、内存管理
1.概述
cocos2d-x最初移植自cocos2d的objective C版本。因此，在内存管理上，使用了和NSObject类似的引用计数器方法，相关接口放置在CCObject类中。

2.引用计数器——手动管理内存
CCObject的及其子类的对象在创建时，引用计数自动设置为1。之后每次调用retain，引用计数+1。每次调用release，引用计数-1；若引用计数=0，则直接delete this。
相关接口如下：
 代码如下：

//引用次数+1
virtual void CCObject::retain(void);
//引用次数-1；若引用计数器=0，则delete this；
virtual void CCObject::release(void);
//helper方法，快速判断当前对象只有唯一引用
bool CCObject::isSingleRefrence(void);
//返回引用次数
unsigned int CCObject::retainCount(void);

原则1：谁生成（new、copy）谁负责release。
例子：代码如下：

CCObject *obj=new CCObject;
...
obj-release();

retain是在指针传递和赋值时使用的，他的含义是表示拥有。这经常用在指针赋值上。
原则2：谁retain，谁负责release。
例子：

代码如下：

obj-retain();
...
obj-release();

原则3：传递赋值时，需要先retain形参，后release原指针，最后赋值。（注意，因为这里没有使用自赋值检查，所以这组顺序不能错。）
例子：
代码如下：

void CCNode::setGrid(CCGridBase* pGrid)
{
            CC_SAFE_RETAIN(pGrid);
            CC_SAFE_RELEASE(m_pGrid);
            m_pGrid = pGrid;
}

 
3.自动释放池——自动管理内存
 
原则4：对于使用autorelease的对象，不必管它，每帧结束后会自动释放。

相关接口：
代码如下：

CCObject* CCObject::autorelease(void);
 
例子：
代码如下：

CCObject *obj=new CCOjbect;
obj-autorelease();
...

完全手动管理内存，很繁琐，cocos2d-x提供了自动释放池CCPoolManager。将对象置于自动释放池中，每帧绘制结束，就自动release池中的对象。

 
4.CCNode节点管理

cocos2d-x使用节点组成一棵树，渲染的时候要遍历这棵树。CCNode是所有节点类的父类，他内部使用了一个CCArray对象管理他的所有子节点，当对象被添加为子节点时，实际上是被添加到CCArray对象中，同时会调用这个对象的retain方法。同理，从CCArray中移除时，也会调用release方法。
 
相关接口：
代码如下：

virtual void addChild(CCNode * child);
virtual void addChild(CCNode * child, int zOrder);
virtual void addChild(CCNode * child, int zOrder, int tag);
virtual void removeChild(CCNode* child, bool cleanup);
void removeChildByTag(int tag, bool cleanup);
virtual void removeAllChildrenWithCleanup(bool cleanup);

在切换场景时，系统会遍历整棵树的节点，进行release。

5.静态工厂

cocos2d-x中存在大量的静态工厂方法，这些方法中，全都对this指针调用了autorelease函数。如CCSprite中的这些方法：
代码如下：

static CCSprite* spriteWithTexture(CCTexture2D *pTexture);
static CCSprite* spriteWithTexture(CCTexture2D *pTexture, const CCRect& rect);
static CCSprite* spriteWithTexture(CCTexture2D *pTexture, const CCRect& rect, const CCPoint& offset);
static CCSprite* spriteWithSpriteFrame(CCSpriteFrame *pSpriteFrame);
static CCSprite* spriteWithSpriteFrameName(const char *pszSpriteFrameName);
static CCSprite* spriteWithFile(const char *pszFileName);
static CCSprite* spriteWithFile(const char *pszFileName, const CCRect& rect);
static CCSprite* spriteWithBatchNode(CCSpriteBatchNode *batchNode, const CCRect& rect);
 
这些方法内部实现了：内存分配、初始化、设置autorelease。用静态工厂来生成对象，可以简化代码，是官方建议的方法。

6.cache机制类

cocos2d-x中存在一些cache类，这些都是单例类的管理器。
代码如下：

CCAnimationCache
CCSpriteFrameCache
CCTextureCache

这些cache内部也使用了ratain和release方法，防止这些资源被释放掉。
使用这些cache，我们可以保存预加载的一些资源，在方便的时候调用它，去绑定给一些对象。注意，这些cache在场景切换时，不会自动删除，需要手动调用purgeXXXX方法，进行清理。