Cocos2dx学习笔记（10）——帧循环

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本文仅供个人记录和复习，不用于其他用途

什么是帧循环

我们之前对于帧已经有了一个基本的概念，事实上，游戏乃至图形界面都是不断的绘图，然而这些绘图必须遵守一定的逻辑，也就是所谓的游戏逻辑。游戏逻辑控制游戏的内容，会根据用户的输入和时间的流逝而改变。因此，游戏可以抽象为不断地重复以下动作：

  • 处理用户输入
  • 处理定时事件
  • 绘图

游戏的主循环基本上就是如此，它会反复执行以上的动作，保持游戏的进程，直到玩家退出游戏。

mainLoop方法

CCDirector::mainLoop()方法是定义在CCDirector中的抽象方法，它的具体实现在CCDisplayLinkDirector类（3.0找不到的话就把CC去掉）。这个方法负责调用定时器、绘图、发送全局通知、并处理内存回收池。该方法按帧调用，每帧调用一次，而帧间间隔取决于两个因素：预设频率（默认为60帧每秒）和每帧计算量的大小。我们在玩游戏的时候都知道，如果电脑的配置较低，哪怕你设置的帧率为60，电脑的计算力也无法达到60帧每秒。因此，就会出现游戏画面不流畅。下面是从DisplayLinkDirector类中找到的关于mainLoop()方法的实现：

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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();
    }
}

mainLoop()主要是先查看是否需要释放Director，一般是游戏结束时执行。第三个有一个drawScene()方法，从字面意义上来看就是绘制场景，遍历每一个节点进行绘图。最后将这一帧弹出内存回收池，删除这一帧的内容。具体代码如下：

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void Director::drawScene()
{
    // calculate "global" dt
    calculateDeltaTime();
    
    if (_openGLView)
    {
        _openGLView->pollEvents();
    }
    //tick before glClear: issue #533
    if (! _paused)
    {
        _eventDispatcher->dispatchEvent(_eventBeforeUpdate);
        _scheduler->update(_deltaTime);
        _eventDispatcher->dispatchEvent(_eventAfterUpdate);
    }
    _renderer->clear();
    experimental::FrameBuffer::clearAllFBOs();
    /* to avoid flickr, nextScene MUST be here: after tick and before draw.
     * FIXME: Which bug is this one. It seems that it can't be reproduced with v0.9
     */
    if (_nextScene)
    {
        setNextScene();
    }
    pushMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_MODELVIEW);
    
    if (_runningScene)
    {
#if (CC_USE_PHYSICS || (CC_USE_3D_PHYSICS && CC_ENABLE_BULLET_INTEGRATION) || CC_USE_NAVMESH)
        _runningScene->stepPhysicsAndNavigation(_deltaTime);
#endif
        //clear draw stats
        _renderer->clearDrawStats();
        
        //render the scene
        _runningScene->render(_renderer);
        
        _eventDispatcher->dispatchEvent(_eventAfterVisit);
    }
    // draw the notifications node
    if (_notificationNode)
    {
        _notificationNode->visit(_renderer, Mat4::IDENTITY, 0);
    }
    if (_displayStats)
    {
        showStats();
    }
    _renderer->render();
    _eventDispatcher->dispatchEvent(_eventAfterDraw);
    popMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_MODELVIEW);
    _totalFrames++;
    // swap buffers
    if (_openGLView)
    {
        _openGLView->swapBuffers();
    }
    if (_displayStats)
    {
        calculateMPF();
    }
}

可以发现drawScene主要用于处理OpenGL和一些细节，如计算FPS、帧间时间差等，这里我们主要进行了以下操作：

  • 计算时间差，2帧之前的时间差，calculateDeltaTime()
  • 定时任务调用_scheduler->update(_deltaTime)
  • 事件处理EventAfterUpdate
  • 设置当前的下一个场景，主要就是把当前场景释放掉，之后把_nextScene设置为当前的场景
  • 调用当前场景的渲染方法_runningScene->render(_renderer)
  • 事件处理意思是Visit调用完了，_eventAfterVisit
  • 调用渲染引擎进行渲染_renderer->render()
  • 事件处理_eventAfterDraw
  • 调用openGLView平台提供的屏幕显示方法，_openGLView->swapBuffers()

游戏的开始

说起来，我们介绍了那么多概念，貌似还没有讲游戏是如何开始的。事实上，游戏的开始文件是main.h，也就是游戏的入口函数，位于win32目录下。查看源文件，能够发现如下代码：

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int APIENTRY _tWinMain(HINSTANCE hInstance,
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                       LPTSTR    lpCmdLine,
                       int       nCmdShow)
{
    UNREFERENCED_PARAMETER(hPrevInstance);
    UNREFERENCED_PARAMETER(lpCmdLine);
    // create the application instance
    AppDelegate app;
    return Application::getInstance()->run();
}

这里可以看出，在入口函数中,首先创建了一个AppDelegate对象，AppDelegate继承自CCApplication，在创建AppDelegate对象的时候就会隐式调用CCApplication构造函数，在这个构造函数里边会将AppDelegate的this指针传递给全局共享对象sm_pSharedApplication，如下:

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Application::Application() :
// 初始化win32应用程序对象
m_openURLDelegate(nullptr)
{
    // 用于控制帧数的计数值
    m_nAnimationInterval.QuadPart = 0;
    CC_ASSERT(! sm_pSharedApplication);
    // 全局共享对象
    sm_pSharedApplication = this;
}

接下来调用Application::getInstance()->run()启动游戏，如下:

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int Application::run()
{
    // Initialize instance and cocos2d.
    if (!applicationDidFinishLaunching())
    {
        return 0;
    }
    GLViewImpl::sharedOpenGLView()->Run();
    return 0;
}

这里可以看到，run()启动了applicationDidFinishLaunching()方法。我们之前介绍过，这个方法用于设置游戏启动相关参数，同时也执行我们自定义的代码。

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director->setOpenGLView(glview);

另外呢，在applicationDidFinishLaunching()中可以找到这一行代码。它设置了glview对象之后就开始运行场景，GLView主要就是就是负责窗口管理的工作。

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int GLViewImpl::Run() 
{
    // XAML version does not have a run loop
    m_running = true; 
    return 0;
};

至于Run()方法就是将m_running设置为true，用于启动。我们再来看看使用了m_running的方法：

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void GLViewImpl::Render()
{
    OnRendering();
}
void GLViewImpl::OnRendering()
{
    if(m_running && m_initialized)
    {
        Director::getInstance()->mainLoop();
    }
}

可以看到，Rander()渲染方法执行了OnRendering()。而当m_running和m_initialized全为true时，便调用我们的mainLoop()方法。至此，便是游戏的主循环。至于具体的渲染过程，之后再讲。