轉載自http://blog.leafsoar.com/archives/2013/06-04.html
如果 Cocos2d-x 內存管理淺說 做為初步認識，而 Cocos2d-x 內存管理的一種實現做為進階使用，那么本文將詳細的分析一下 Cocos2d-x 的內存管理的設計實現和原理。知其然，知其所以然 ~或者說：嗯，它這么做，一定是有原因的，體會設計者的用意，感同身受，如果是你，將會如何設計！~~
我覺得 最好的學習方式是以自己的語言組織，說與別人聽 ～ 這樣對自己：更容易發現平時容易忽略的問題，對別人：或多或少也有所助益！以學習為目的，而別人的受益算是附帶的效果，這樣一個出發點 ~
由淺入深，總覽全局（或者由整體到局部）是我喜歡的出發點，或者思考角度，我不喜歡拘泥于細節的實現，因為那會加大考慮問題的復雜度，所以 把復雜的問題簡單化，是必然的過程。 那么本文就說說 Cocos2d-x 的架構是如何設計以方便內存管理的。從理論到實踐 ~(當然是從我看問題的角度 :P，讀者如有異議，歡迎討論！文本使用 cocos2d-x 2.0.4 解說。)
cocos2d-x 的世界是基于 CCObject 類構建的，其中的每個元素：層、場景、精靈等都是一個個 CCObject 的對象。所以 內存管理的本質就是管理一個個 CCObject。作為一個 cocos2d 的 C++ 移植版本，在它之前有很多其它語言的 實現，從架構層次來說，這與語言的實現無關（比如 CCNode 的節點樹形關系，其它語言也可以實現，如果是內存方便，C# 等更是無需考慮），但就從內存管理方面來說，參考了 OC （Objective-C） 的內存管理實現。
一個簡單的自動管理原則：CCObject 內部維護著一個引用計數，引用計數為 0 就自動釋放 ～（如果么有直接做如 delete 之類的操作）。那么此時可以預見，管理內存的實質就是管理這些 “引用計數” 了！使用 retain 和 release 方法對引用計數進行操作！
我們知道 cocos2d-x 使用了自動釋放池，自動管理對象，知其然！其所以然呢？為什么需要自動釋放池，它在整個框架之中又起著什么樣的作用！在了解這一點之前，我們需要 知道 CCObject 從創建之初，到最終銷毀，經歷了哪些過程。在此，一葉總結以下幾點：
剛創建的對象，而 為了保證在使用之前不會釋放（至少讓它存活一幀），所以自引用（也就是初始為1）為了確定是否 實際使用，所以需要在一個合適的時機，解除自身引用。而這個何時的時機正是在幀過度之時。幀過度之后的對象，用則用矣，不用則棄！由于已經解除了自身引用，所以它的引用被使用者管理（一般而言，內部組成樹形結構的鏈式反應，如 CCNode）。鏈式反應，也就是，如果釋放一個對象，也會釋放它所引用的對象。上面是一個對象的大致流程，我們將對象分為兩個時期，一個是剛創建時期，自引用為 1（如果為 0 就會釋放對象，這是基本原則，所以要大于 0） 的時期，另一個是使用時期。上面說到，為了保證創建時期的對象不被銷毀，所以自引用(并沒有實際的使用)初始化為 1，這就意味著我們需要一個合適的時機，來解除這樣的自引用。
何時？在幀過度之時！(這樣可保證當前幀能正確使用對象而沒有被銷毀。)怎么樣釋放？由于是自引用，我們并不能通過其它方式訪問到它，所以就有了自動釋放池，我們 變相的將“自引用”轉化“自動釋放池引用”，來標記一個 “創建時期的對象”。然后在幀過度之時，通過自動釋放池管理，統一釋放 “釋放池引用”，也就意味著，去除了“自身引用”。幀過度之后的對象，才是真正的被使用者所管理。 下面我們用代碼來解釋上述過程。
通常我們使用 create(); 方法來創建一個自動管理的對象，而其內部實際操作如下：
| // 初始化一個對象static CCObject* create(){ // new CCObject 對象 CCObject *PRet = new CCObject(); if (pRet && pRet->init()) { // 添加到自動釋放池 pRet->autorelease(); return pRet; } else { delete pRet; pRet = 0; return 0; }}// 我們看到初始化的對象 自引用 m_uReference = 1CCObject::CCObject(void):m_uAutoReleaseCount(0),m_uReference(1) // when the object is created, the reference count of it is 1,m_nLuaID(0){ static unsigned int uObjectCount = 0; m_uID = ++uObjectCount;}// 標記為自動釋放對象CCObject* CCObject::autorelease(void){ // 添加到自動釋放池 CCPoolManager::sharedPoolManager()->addObject(this); return this;}// 繼續跟蹤void CCPoolManager::addObject(CCObject* pObject){ getCurReleasePool()->addObject(pObject);}// 添加到自動釋放池的實際操作void CCAutoreleasePool::addObject(CCObject* pObject){ // 內部是由一個 CCArray 維護自動釋放對象，并且此操作 會使引用 + 1 m_pManagedObjectArray->addObject(pObject); // 由于初始化 引用為 1，上面又有操作，所以引用至少為 2 （可能還被其它所引用） CCAssert(pObject->m_uReference > 1, "reference count should be greater than 1"); ++(pObject->m_uAutoReleaseCount); // 變相的將自身引用轉化為釋放池引用，所以減 1 pObject->release(); // no ref count, in this case autorelease pool added.} |
上面便是通過 create() 方法創建對象的過程。文中說到，一個合適的時機，解除自身引用（也就是釋放池引用），那這又是在何時進行的呢？程序的運行有一個主循環，控制著每一幀的操作，在每一幀畫面畫完之時會自動調用 CCPoolManager::sharedPoolManager()->pop(); 方法 ( 具體可參見文章Cocos2d-x 程序是如何開始運行與結束的 ，這里我們只要知道每一幀結束都會調用 pop() 方法)，來自動清理 創建時期 的引用。現在我們就來看看 pop() 的方法實現：
| void CCPoolManager::pop(){ if (! m_pCurReleasePool) { return; } // 當前釋放池個數，pop 使用棧結構 int nCount = m_pReleasePoolStack->count(); // 釋放池當中存放的都是 創建時期 對象，此時解除釋放池引用 m_pCurReleasePool->clear(); // 當前釋放池，出棧，在這里可以看到判斷 nCount 是否大于 1，文后將會對此做具體說明 if(nCount > 1) { m_pReleasePoolStack->removeObjectAtIndex(nCount-1);// if(nCount > 1)// {// m_pCurReleasePool = m_pReleasePoolStack->objectAtIndex(nCount - 2);// return;// } m_pCurReleasePool = (CCAutoreleasePool*)m_pReleasePoolStack->objectAtIndex(nCount - 2); } /*m_pCurReleasePool = NULL;*/}// 釋放池引用清理工作void CCAutoreleasePool::clear(){ // 如果釋放池存在 創建時期 的對象 if(m_pManagedObjectArray->count() > 0) { //CCAutoreleasePool* pReleasePool;#ifdef _DEBUG int nIndex = m_pManagedObjectArray->count() - 1;#endif CCObject* pObj = NULL; CCARRAY_FOREACH_REVERSE(m_pManagedObjectArray, pObj) { if(!pObj) break; --(pObj->m_uAutoReleaseCount); //(*it)->release(); //delete (*it);#ifdef _DEBUG nIndex--;#endif } // 移除釋放池對創建時期對象的引用，從而使對象交由使用者全權管理 m_pManagedObjectArray->removeAllObjects(); }} |
到這里，自動釋放池的作用也就完成了！ 可以說創建的對象在一幀 (但有特殊情況，下一段說明) 之后就完全脫離了 自動釋放池的控制，自動釋放池，對對象的管理也就在 創建時期起著作用！之后便交由使用者管理，釋放。
我們知道了釋放池管理著 創建時期 的對象，那么對于釋放池本身是如何管理的？我們知道對于釋放池，只需要有一個就已經能夠滿足我們的需求了，而在 cocos2d-x 的設計中，使用了集合管理 一堆 釋放池。而在實際，它們又發揮了多大的用處？
| // 釋放池管理接口class CC_DLL CCPoolManager{ // 釋放池對象集合 CCArray* m_pReleasePoolStack; // 當前操作釋放池 CCAutoreleasePool* m_pCurReleasePool; // 獲取當前釋放池 CCAutoreleasePool* getCurReleasePool();public: CCPoolManager(); ~CCPoolManager(); void finalize(); void push(); void pop(); void removeObject(CCObject* pObject); // 添加一個 創建時期 對象 void addObject(CCObject* pObject); static CCPoolManager* sharedPoolManager(); static void purgePoolManager(); friend class CCAutoreleasePool;};// 我們從 addObject 開始看起，由上文可以 addObject 是由 CCObject 的 autorelease 自動調用的void CCPoolManager::addObject(CCObject* pObject){ getCurReleasePool()->addObject(pObject);}CCAutoreleasePool* CCPoolManager::getCurReleasePool(){ // 如果當前釋放池為空 if(!m_pCurReleasePool) { // 添加一個 push(); } CCAssert(m_pCurReleasePool, "current auto release pool should not be null"); return m_pCurReleasePool;}void CCPoolManager::push(){ CCAutoreleasePool* pPool = new CCAutoreleasePool(); //ref = 1 m_pCurReleasePool = pPool; // 像集合添加一個新的釋放池 m_pReleasePoolStack->addObject(pPool); //ref = 2 pPool->release(); //ref = 1} |
從 addObject 開始分析，我們知道在 addObject 之前，會首先判斷是否有當前的釋放池，如果沒有則創建，如果有，則直接使用，可想而知，在任何使用，任何情況，通過 addObject 只需要創建一個釋放池便已經足夠使用了。事實上也是如此。再來看 pop 方法。
| void CCPoolManager::pop(){ if (! m_pCurReleasePool) { return; } int nCount = m_pReleasePoolStack->count(); // 清楚對 創建對象 的引用 m_pCurReleasePool->clear(); // 如果大于 1，這也保證著，在任何時候，總有一個釋放池是可以使用的 if(nCount > 1) { // 移除當前的釋放池 m_pReleasePoolStack->removeObjectAtIndex(nCount-1);// if(nCount > 1)// {// m_pCurReleasePool = m_pReleasePoolStack->objectAtIndex(nCount - 2);// return;// } // 將當前釋放池設定為前一個釋放池，也就是 “出棧”的操作 m_pCurReleasePool = (CCAutoreleasePool*)m_pReleasePoolStack->objectAtIndex(nCount - 2); } /*m_pCurReleasePool = NULL;*/} |
看到這里 我就不解了！什么情況下才能用到多個釋放池？按照設計的邏輯根本用不到。帶著這個疑問，我在CCPoolManager::push() 方法之內添加了一句話打印（修改源代碼） CCLog("這里要長長長的 **********");，然后重新編譯源文件，運行程序，發現實際的使用中，push 只被調用了兩次！我們知道，通過 addObject 可能會自動調用 push() 一次，但也僅有一次，所以一定是哪里手動調用了 push() 方法，才會出現這種情況，所以我繼續翻看源代碼，定位到了 bool CCDirector::init(void) 方法，在這里進行了游戲的全局初始化相關工作：
| bool CCDirector::init(void){ CCLOG("cocos2d: %s", cocos2dVersion()); ... ... m_dOldAnimationInterval = m_dAnimationInterval = 1.0 / kDefaultFPS; m_pobScenesStack = new CCArray(); m_pobScenesStack->init(); ... ... m_fContentScaleFactor = 1.0f; ... ... // touchDispatcher m_pTouchDispatcher = new CCTouchDispatcher(); m_pTouchDispatcher->init(); // KeypadDispatcher m_pKeypadDispatcher = new CCKeypadDispatcher(); // Accelerometer m_pAccelerometer = new CCAccelerometer(); // 這里手動調用了 push 方法，而在這之前的初始化過程中，間接的使用了 CCObject 的 autorelease，已經觸發過一次 push 方法 CCPoolManager::sharedPoolManager()->push(); return true;} |
所以我們便能夠看到 push 方法被調用了兩次，但其實如果我們把這里的手動調用放在方法的開始處，或者干脆就不使用 CCPoolManager::sharedPoolManager()->push(); ，對程序也沒任何影響，這樣從頭到尾，只創建了一個自動釋放池，而這里多創建的一個并沒有多大的用處。 或者用處不甚明顯，因為多創建一個釋放池是有其效果的，效果具體體現在哪里，那就是 可以使調用 push() 方法之前的對象，多存活一幀。，因為 pop 方法只對當前釋放池做了 clear 釋放。為了方便起見，我們使用 Cocos2d-x 內存管理淺說 里面的方法觀察每一幀的情況，看下面測試代碼：
| // 關鍵代碼如下CCLog("update index: %d", updateCount);// 在不同的幀做相關操作，以便觀察if (updateCount == 1) { // 創建一個自動管理對象 layer = LSLayer::create(); // 創建一個新的自動釋放池 CCPoolManager::sharedPoolManager()->push(); // 再創建一個自動管理對象 sprite = LSSprite::create();} else if (updateCount == 2) {} else if (updateCount == 3) {}CCLog("update index: %d end", updateCount);/// 打印代碼如下cocos2d-x debug info [update index: 1]// 第一幀創建了兩個自動管理對象cocos2d-x debug info [LSLayer().()]cocos2d-x debug info [LSSprite().()]cocos2d-x debug info [update index: 1 end]// 第一個過度幀只釋放了 sprite 對象cocos2d-x debug info [LSSprite().~()]cocos2d-x debug info [update index: 2]cocos2d-x debug info [update index: 2 end]// 第二個過度幀釋放了 layer 對象cocos2d-x debug info [LSLayer().~()]cocos2d-x debug info [update index: 3]cocos2d-x debug info [update index: 3 end] |
可以對比 sprite 和 layer 對象，兩個對象被放在了不同的自動釋放池之中。這就是 手動調用 push() 方法所能達到的效果，至于怎么利用這個特性，幫助我們完成特殊的功能？我想還是不用了，這會增加我們程序設計的 復雜度，在我看來，甚至想把，cocos2d-x 2.0.4 中那唯一一次調用的 push() 給刪了，以保持簡單（程序的第一次初始化“可能”會用到這個特性，不過目測是沒有多大關系的了 : P），在這里只系統通過這個例子理解 自動釋放池是怎樣被管理的即可！
從自動釋放池管理 創建時期 對象，再到對釋放池的管理，我們已經大概了解了一個對象的生命周期經歷了哪些！ 下面簡單說說 使用時期 的對象管理。
文中我們知道了，自動釋放池的存在意義，在于對象 創建時期 的處理，而僅僅理解了自動釋放池，對于我們使用 cocos2d-x 不夠，遠遠不夠！自動釋放池只是解決對象初始化的問題，僅此而已，而要在整個使用過程中，相對的自動化管理，那么必須理解兩個概念，樹形結構 和 鏈式反應 （鏈式反應，不錯的說法，就像原子彈爆炸一樣，一傳十，十傳百 ：P）
我們當前運行這一個場景，場景初始化，添加了很多層，層里面有其它的層或者精靈，而這些都是 CCNode 節點，以場景為根，形成一個樹形結構，場景初始化之后（一幀之后），這些節點將完全 依附 (內部通過 retain) 在這個樹形結構之上，全權交由樹來管理，當我們 砍去一個樹枝，或者將樹 連根拔起，那么在它之上的“子節點”也會跟著去除(內部通過 release)，這便是鏈式反應。
Cocos2d-x 內存管理的一種實現，此文這種實現的本質既是 強化這種 鏈式反應，也是解決內存可能出錯的一個解決方案。如下（前文片段，具體詳見前文）：
| // 方式一：那么我們的使用過程LUser* lu = LUser::create();lu->m_sSprite = CCSprite::create("a.png");// 如果這里不 retain 則以后就用不到了lu->m_sSprite->retain();// 方式二：使用方法LUser* lu = LUser::create();lu->m_sUserName = "一葉";// 這里的 sprite 會隨著 lu 的消亡而消亡，不用管釋放問題了lu->setSprite(CCSprite::create("a.png")); |
我們看到方式二相比方式一的設計，它通過 setSprite 內部對 sprite 本身 retain，從而實現鏈式反應，而不是直接使用 lu->m_sSprite->retain();，這樣的好處是，我只要想著釋放 LUser，而不用考慮LUser 內部 sprite 的引用情況就行了。如此才能把 cocos2d-x 內存的自動管理特性完全發揮 ~
而要實現這樣管理的一個明顯特征就是，隱藏 retain 和 release 操作 ~
關于 cocos2d-x 的內存管理從使用到原理，系列文章就到這里了！（三篇也算系列 = =!） 由表象到內部的思考探索過程，其實在 淺說 當中對 cocos2d-x 的使用，便已經能夠知曉內部細節設計之一二，透過現象看本質！三篇文章包含了，使用淺說（簡單的測試），一種防止內存泄漏的設計（加強鏈式反應），最后縱覽 cocos2d-x 的內存管理框架，對 CCObject 的生命周期做了簡單的說明，當然其中還是隱藏一些細節的，比如管理都是用 CCArray 來管理，但我們并沒有對 CCArray 做介紹，它是如何添加元素，如何引用等。在任何時候我們只針對一個問題進行思考，那我們該把 CCArray 這樣的輔助工具類放在何處，如果你了解當然最好，不過不了解，那便 存疑 ，然后對相應的問題，分而治之 ~
存疑 可以幫助一葉在某個時刻只針對某一個問題進行思考，從而使問題變的簡單。對文中所涉及的到的兩個類 CCPoolManager 和 CCAutoreleasePool 其中所有的方法并沒有面面俱到，當然有了整體思路，去 填充那些 小疑問將會變得簡單。
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