Cocos2dx引擎笔记——内存优化

时间：2022-06-08 12:08:21

内存优化原理

纹理最耗应用内存， 纹理几乎会占据90%应用内存。所以尽量最小化应用的纹理内存使用，否则应用很有可能会因为低内存而崩溃。

认识瓶颈寻找方案

什么样的纹理最耗应用内存？消耗多少内存？利用苹果的工具“Allocation & Leaks”。你可以在Xcode中长按“Run”命令，选择“ Profile ”来启动这两个工具。如下所示：

Cocos2dx引擎笔记——内存优化

使用Allocation工具可以监控应用的内存使用，使用Leaks工具可以观察内存的泄漏情况。 此外还可用一些代码获取游戏内存使用的其他信息，如下所示：

    CCTextureCache::sharedTextureCache()->dumpCachedTextureInfo();

调用这个代码后，游戏便会在DEBUG模式运行，这时你会在Xcode控制台窗口看到一些格式工整的日志信息。

Cocos2d: cocos2d: "cc_fps_images" rc=5 id=3 256 x 32 @ 16 bpp => 16 KB
Cocos2d: cocos2d: "XXX/hd/actor.pvr.ccz" rc=1059 id=4 2048 x 2048 @ 32 bpp => 16384 KB
Cocos2d: cocos2d: CCTextureCache dumpDebugInfo: 2 textures, for 16400 KB (16.02 MB)

从上可以看到会显示纹理的名称、引用计数、ID、大小及每像素的位数。最重要的是会显示内存的使用情况。如“cc_fps_images”指消耗了16KB内存，而“actor.pvr.ccz”消耗了16M内存。

切勿过度优化

根据实际需求进行优化，权衡图像质量和图像内存使用。千万不要过度优化！

Ccos2d-x内存优化分为三个等级

一、客户端等级，是最重要的的优化等级。因为我们要在Cocos2d-x引擎顶层编译游戏，引擎自身会提供一些优化选项。 在这个等级我们可以进行大部分优化。简而言之，我们可以优化纹理、音频、字体及粒子的内存使用。

  • 1、纹理优化,什么因素对纹理内存使用的影响最大？
  • #  纹理格式（压缩还是非压缩）、颜色深度和大小。我们可以使用PVR格式纹理减少内存使用。推荐纹理格式为pvr.ccz。纹理使用的每种颜色位数越多，图像质量越好，但是越耗内存。所以我们可以使用颜色深度为RGB4444的纹理代替RGB8888，这样内存消耗会降低一半。此外超大的纹理也会导致内存相关问题。所以最好使用中等大小的纹理。
  • 2、音频优化？
  • # 音频文件数据格式、比特率及采样率。推荐使用MP3数据格式的音频文件，因为Android平台和iOS平台均支持MP3格式，此外MP3格式经过压缩和硬件加速。背景音乐文件大小应该低于800KB，最简单的方法就是减少背景音乐时间然后重复播放。音频文件采样率大约在96-128kbps为佳，比特率44kHz就够了。
  • 3、字体和粒子优化？在此有两条小提示：使用BMFont字体显示游戏分数时，请尽可能使用最少数量的文字。例如只想要显示单位数的数字，你可以移除所有字母。至于粒子，可以通过减少粒子数来降低内存使用。

二、引擎等级

需要OpenGLES高手，普通人可以略过。

三、C++语言等级

遵循Cocos2d-x内置的内存管理原则，尽量避免内存泄露。

提示和技巧

  1. 一帧一帧载入游戏资源
  2. 减少绘制调用，使用“CCSpriteBatchNode”
  3. 载入纹理时按照从大到小的顺序
  4. 避免高峰内存使用
  5. 使用载入屏幕预载入游戏资源
  6. 需要时释放空闲资源
  7. 收到内存警告后释放缓存资源.
  8. 使用纹理打包器优化纹理大小、格式、颜色深度等
  9. 使用JPG格式要谨慎！
  10. 请使用RGB4444颜色深度16位纹理
  11. 请使用NPOT纹理，不要使用POT纹理
  12. 避免载入超大纹理
  13. 推荐1024*1024 NPOT pvr.ccz纹理集，而不要采用RAW PNG纹理

推荐阅读

Steffen Itterheim's cocos2d memory optimization tutorials Apple's developer guide for reducing memory usage

引用计数（Reference Count）

引用计数是c/c++项目中一种古老的内存管理方式。参考苹果官方文档NSAutoreleasePool Class Reference。

自动释放池（AutoReleasePool）

CCAutoreleasePool和cocoa的NSAutoreleasePool有相同的概念和API，但是有两点比较重要的不同：

  1. CCAutoreleasePool不能被开发者自己创建。Cocos2d-x会为每一个游戏创建一个自动释放池实例对象，游戏开发者不能新建自动释放池，仅仅需要专注于release/retain cocos2d::CCObject的对象。

  2. CCAutoreleasePool不能被用在多线程中，所以假如你游戏需要网络线程，请仅仅在网络线程中接收数据，改变状态标志，不要这个线程里面调用cocos2d接口。下面就是原因：

CCAutoreleasePool的逻辑是，当你调用object->autorelease()，object就被放到自动释放池中。自动释放池能够帮助你保持这个object的生命周期，直到当前消息循环的结束。在这个消息循环的最后，假如这个object没有被其他类或容器retain过，那么它将自动释放掉。

例如，layer->addChild(sprite)，这个sprite增加到这个layer的子节点列表中，他的声明周期就会持续到这个layer释放的时候，而不会在当前消息循环的最后被释放掉。

这就是为什么你不能在网络线层中管理CCObject生命周期，因为在每一个UI线程的最后 ，自动释放对象将会被删除，所以当你调用这些被删掉的对象的时候，你就会遇到crash。

CCObject::release(), retain() and autorelease()

简而言之，这只有两种情况你需要调用release（）方法

  1. 你new一个cocos2d::CCObject子类的对象，例如CCSprite，CCLayer等。

  2. 你得到cocos2d::CCObject子类对象的指针，然后在你的代码中调用过retain方法。

下面例子就是不需要调用retain和release方法：

CCSprite* sprite = CCSprite::create("player.png");

这里就没有更多的代码用于sprite了。但是请注意sripte->autorelease()已经在CCSprite::create(const char*)方法中被调用了，因此这个sprite将在消息循环的最后自动释放掉。

使用静态构造函数

Cocos2d-x中所有的类，除了单例，都提供了静态构造函数，这些静态构造函数包含4项操作:

  1. 新建一个对象

  2. 调用object->init(…)

  3. 假如初始化成功，例如，成功的找到纹理文件，那么接下来将会调用object->autorelease()。

  4. 返回这个已经被标记了autorelease的对象。

所有CCAsdf::createWithXxxx(…)这种类型的函数都有以上这些方式。使用这些静态构造函数，你不需要关心“new”， “delete”和“autorelease”，只需要关心object->retain() 和 object->release()。

一个错误的例子

一个开发者报告了一个使用CCArray 并导致crash的例子

bool HelloWorld::init()
{
    bool bRet = false;
    do
    {
        //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
        // super init first
        //////////////////////////////////////////////////////////////////////////

        CC_BREAK_IF(! CCLayer::init());

        //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
        // add your codes below...
        //////////////////////////////////////////////////////////////////////////

        CCSprite* bomb1 = CCSprite::create("CloseNormal.png");
        CCSprite* bomb2 = CCSprite::create("CloseNormal.png");
        CCSprite* bomb3 = CCSprite::create("CloseNormal.png");
        CCSprite* bomb4 = CCSprite::create("CloseNormal.png");
        CCSprite* bomb5 = CCSprite::create("CloseNormal.png");
        CCSprite* bomb6 = CCSprite::create("CloseNormal.png");

        addChild(bomb1,1);
        addChild(bomb2,1);
        addChild(bomb3,1);
        addChild(bomb4,1);
        addChild(bomb5,1);
        addChild(bomb6,1);

        m_pBombsDisplayed = CCArray::create(bomb1,bomb2,bomb3,bomb4,bomb5,bomb6,NULL);
        //m_pBombsDisplayed 是在头文件中被定义为一个 protected 变量.
        // <--- 我们应该添加在这里m_pBombsDisplayed->retain()方法来防止在HelloWorld::refreshData()中crash。

        this->scheduleUpdate();

        bRet = true;
    } while (0);

    return bRet;
}

void HelloWorld::update(ccTime dt)
{
    refreshData();
}

void HelloWorld::refreshData()
{
    m_pBombsDisplayed->objectAtIndex(0)->setPosition(cpp(100,100));
}

他的错误是m_pBombsDisplayed是使用CCArray::create(…)创建的，这种创建方式是静态构造方式，这个数组被标记了autorelease。

所以这个数组会在当前消息循环的最后被CCAutoreleasePool释放掉。当后面的消息循环调用HelloWorld::update(ccTime)的时候，m_pBombsDisplayed已经是一个野指针了，这就将引起崩溃。为了修复这个崩溃情况，我们需要增加m_pBombsDisplayed->retain()在 m_pBombsDisplayed =CCArray::create(…);之后， 并且在 HelloWorld::~HelloWorld() 的析构函数中调用m_pBombsDisplayed->release()。

纹理缓存（Texture Cache）

纹理缓存是将纹理缓存起来方便之后的绘制工作。每一个缓存的图像的大小，颜色和区域范围都是可以被修改的。这些信息都是存储在内存中的，不用在每一次绘制的时候都发送给GPU。

CCTextureCache

Cocos2d通过调用CCTextureCache或者CCSpriteFrameCache来缓存精灵的纹理。

当这个精灵调用CCTextureCache 或 CCSpriteFrameCache的方法的时候，cocos2dx将使用纹理缓存来创建一个CCSprite。所以你可以预先将纹理加载到缓存中，这样你在场景中使用的时候就非常方便了。怎么样加载这些纹理就看你自己的想法？你可以选择异步加载方式，这样你就可以为loading场景增加一个进度条。

当你创建一个精灵，你一般会使用CCSprite::create(pszFileName)。假如你去看CCSprite::create(pszFileName)的实现方式，你将看到它将这个图片增加到纹理缓存中去了：

bool CCSprite::initWithFile(const char *pszFilename)
{
    CCAssert(pszFilename != NULL, "Invalid filename for sprite");
    CCTexture2D *pTexture = CCTextureCache::sharedTextureCache()->addImage(pszFilename);

    if (pTexture)
    {
        CCRect rect = CCRectZero;
        rect.size = pTexture->getContentSize();
        return initWithTexture(pTexture, rect);
    }

    // don't release here.
    // when load texture failed, it's better to get a "transparent" sprite than a crashed program
    // this->release(); 
    returnfalse;
}

上面代码显示一个单例在控制加载纹理。一旦这个纹理被加载了，在下一时刻就会返回之前加载的纹理引用，并且减少加载的时候瞬间增加的内存。（详细API请看CCTextureCache API）

CCSpriteFrameCache

CCSpriteFrameCache单例是所有精灵帧的缓存。使用spritesheet和与之相关的xml文件，我们可以加载很多的精灵帧到缓存中，那么之后我们就可以从这个缓存中创建精灵对象了。和这个xml相关的纹理集一般是一个很大的图片，里面包含了很多小的纹理。下面就是一个纹理集的例子：

加载纹理集到CCSpriteFrameCache的三种方式：

  • 加载一个xml（plist）文件
  • 加载一个xml（plist）文件和一个纹理集
  • 通过CCSpriteFrame和一个精灵帧的名字

具体完整API请看CCSpriteFrameCache API。

样例：

CCSpriteFrameCache* cache = CCSpriteFrameCache::sharedSpriteFrameCache(); 

cache->addSpriteFramesWithFile(“family.plist”, “family.png”);

使用缓存的原因就是减少内存，因为当你使用一个图片创建一个精灵的时候，如果这个图片不在缓存中，那么就会将他加载到缓存中，当你需要用相同的图片来新建精灵的时候，就可以直接从缓存中取得，而不用再去新分配一份内存空间。

CCSpriteFrameCache vs. CCSpriteBatchNode

  • 最好是尽可能的使用spritesheets (CCSpriteBatchNodes)。这样的方式是减少draw的调用次数。Draw的调用是非常耗时的。每一个batchnode调用一次draw就可以绘制上面所有的节点，而不是每一个节点的draw都单独调用一次，
  • CCSpriteBatchNode渲染所有的子节点只需要一次，只需要调用一次draw。那就是为什么你需要把精灵加载batch node的原因，因为可以统一一起渲染。但是只有这个精灵使用的纹理包含在batch node中的才可以添加到batch node上，因为batch node一次只渲染这相同的纹理集。
  • 假如你把精灵添加到其他的节点上。那么每一个精灵就会调用自己的draw函数，batch node就没起作用了。
  • CCSpriteBatchNode也是一个常用节点。你可以从场景中像其他节点一样移除掉。纹理集和精灵帧都被缓存在CCTextureCache 和 CCSpriteFrameCache单例中。假如你想要从内存中移除纹理集和精灵帧，那么你不得不通过缓存类来完成这个工作。

各平台硬件所允许的最大纹理尺寸

纹理大小由于硬件和操作系统原因是有限制的。这里我们提供一个不同平台模拟器上纹理大小限制的表格

platform maxsize in pixels
win32 2048*2048
Android 4096*4096
iPhone3 1024*1024
iPhone3gs 2048*2048
iPhone4 2048*2048

在真实的机器上面，也有一些不同的限制，这里有一些测试结果：G3 1024*1024, iPhone4 2048*2048

因此对于开发者来说，假如你想要跨平台，并且游戏运行流畅，你最好保持你的纹理大小小于1024*1024，这个是大多数机器的限制。


声明：本文是对http://www.cocos.com/帮助文档，的阅读笔记

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