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COCOS学习笔记--Cocos引擎渲染流程
近期在研究Cocos引擎的渲染流程。在这里将其整个渲染流程进行一下梳理:
梳理之前我们要知道一些东西,就是我们的Cocos引擎是通过使用OpenGL的一些API来进行渲染绘制的,所以假设我们要彻底理解Cocos引擎的渲染流程并想改动引擎底层渲染的相关内容,熟悉OpenGL是非常有必要的。
这里先简单说一下大概流程,Cocos3.x版本号的渲染是将全部须要渲染的node先通过各种RenderCommand封装起来,你先不用管RenderCommand是什么,仅仅须要记住它把我们要渲染的node封装起来了即可。然后引擎把这些RenderCommand加入到了一个队列中存了起来,这个队列叫CommandQueue,加入的时候顺便对这些RenderCommand设置了一些參数。最后在每一帧结束时调用进行渲染,渲染前会依据ID对RenderCommand进行排序,然后再进行渲染。
好了接下来我们来開始梳理引擎整个的渲染流程了:
首先。整个project的渲染流程的入口在哪里呢?
我们打开project文件文件夹,在 platform\win32文件文件夹下找到CCApplication-win3类文件,这里要注意不同平台的不一样,比方mac平台下是platform\mac文件夹下的CCApplication-mac文件,依据我们公布的project平台的不同。这个CCApplication类文件也不同。整个渲染流程就在这个CCApplication类文件run()方法中開始。代码例如以下:
int Application::run() { ...... director->mainLoop();//进入引擎的主循环 ...... return 0; }
这里我们要了解一个概念,就是cocos2dx整个project是执行在一个单线程里的。也就是我们常常说的主线程,在主线程里完毕渲染、相关的定时器等等处理。
注意Application::run()中的这句:
director->mainLoop();
这句代码就是进入cocos2d-x的主循环了,这个主循环mainLoop()由导演负责维护。主线程mainloop()会不停地运行。理想状态下每秒会调用60次。
那我们看看CCDirector类里的mainLoop()方法详细做了些什么:
void DisplayLinkDirector::mainLoop() { if (_purgeDirectorInNextLoop)//进入下一个主循环,也就是结束这次的主循环,就净化。也就是一些后期处理 { _purgeDirectorInNextLoop = false; purgeDirector(); } else if (_restartDirectorInNextLoop) { _restartDirectorInNextLoop = false; restartDirector(); } else if (! _invalid) { drawScene();//绘制屏幕 PoolManager::getInstance()->getCurrentPool()->clear();//释放一些没实用的对象,主要保件内存的合理管理 } }
最開始我还疑惑为什么mainLoop()方法的类是DisplayLinkDirector而不是CCDirector。可是在CCDirector.cpp中我们会找到例如以下代码:
static DisplayLinkDirector *s_SharedDirector = nullptr; Director* Director::getInstance() { if (!s_SharedDirector) { s_SharedDirector = new (std::nothrow) DisplayLinkDirector(); CCASSERT(s_SharedDirector, "FATAL: Not enough memory"); s_SharedDirector->init(); } return s_SharedDirector; }
我们能够看到Director类返回的单例对象是一个DisplayLinkDirector类型的。所以这个导演实例要运行mainLoop()方法,这种方法自然是DisplayLinkDirector类里的方法啦。
可是这是不是说明Director类就是DisplayLinkDirector类或继承自DisplayLinkDirector类呢?千万不要这样想!这两个类没有半毛钱关系,我们在CCDirector.h中看到例如以下代码:
class CC_DLL Director : public Ref
能够看出Director类是继承自Ref类的,仅仅是通过getInstance()方法返回的导演类的实例对象是DisplayLinkDirector类型的,CCDisplayLinkDirector类是CCDisplay的子类。从命名就应该能够非常清晰的知道它的用处。这里尽管有点绕。但不要混淆哈!
好了,回过头来,在DisplayLinkDirector::mainLoop()方法中我能够看到这句代码:
void DisplayLinkDirector::mainLoop() { ...... drawScene(); ...... }
mainloop()假设运行会调用drawScene(),通过drawScene()代码就能够实现场景的绘制了。
那我们继续看看drawScene()详细做了些什么:
void Director::drawScene() { ...... if (_notificationNode) { _notificationNode->visit(_renderer, Mat4::IDENTITY, 0); } ...... _renderer->render(); }
Director::drawScene()做了好多事情。其它的先不看。我们主要关注这两句:
1._notificationNode->visit(_renderer, Mat4::IDENTITY, 0);
2._renderer->render();
先看第一句。这句_notificationNode->visit(_renderer, Mat4::IDENTITY, 0) ,这句事实上是进入了一个循环调用。详细要看CCNode.cpp:
void Node::visit(Renderer* renderer, const Mat4 &parentTransform, uint32_t parentFlags) { ...... for( ; i < _children.size(); i++ ) { auto node = _children.at(i); if (node && node->_localZOrder < 0) node->visit(renderer, _modelViewTransform, flags); else break; } ...... this->draw(renderer, _modelViewTransform, flags); ...... }
这个函数有一个循环调用,我们能够看到auto node = _children.at(i);和node->visit(renderer, _modelViewTransform, flags);。这段代码的意思是先获取子节点。然后递归调用节点的visit()函数,到了没有子节点的节点,运行了这句this->draw(renderer, _modelViewTransform, flags)。開始调用draw()函数,那么我们接着看draw()函数代码:
void Node::draw(Renderer* renderer, const Mat4 &transform, uint32_t flags) { }
里面什么都没有啊,这是怎么回事?事实上这个draw()函数是个虚函数。所以它运行时运行的是该子节点类的draw()函数。那么我们分别看DrawNode::draw()、Sprite::draw():
void DrawNode::draw(Renderer *renderer, const Mat4 &transform, uint32_t flags) { if(_bufferCount) { ...... renderer->addCommand(&_customCommand); } if(_bufferCountGLPoint) { ...... renderer->addCommand(&_customCommandGLPoint); } if(_bufferCountGLLine) { ...... renderer->addCommand(&_customCommandGLLine); } }
void Sprite::draw(Renderer *renderer, const Mat4 &transform, uint32_t flags) { ...... if(_insideBounds) { ...... renderer->addCommand(&_trianglesCommand); } }
我们能够看到在在这些子类的draw()函数都运行了renderer->addCommand()代码。这是向RenderQueue中加入RenderCommand,在加入时顺便对RenderCommand进行了一些參数设置。当然有的类的draw()不是向RenderQueue中加入RenderCommand,而是直接使用OpenGL的API直接进行渲染。或者做一些其它的事情。
当Director::drawScene()循环调用全然部子节点的visit()方法而且运行完draw()方法,即向RenderQueue中加入完RenderCommand后,我们就看看接下来进行渲染的Renderer::render() 函数都做了些什么:
void Renderer::render() { _isRendering = true; if (_glViewAssigned) { for (auto &renderqueue : _renderGroups) { renderqueue.sort(); } visitRenderQueue(_renderGroups[0]); } clean(); _isRendering = false; }
看到“renderqueue.sort()"。这是依据ID先对全部RenderCommand进行排序,然后才进行渲染,“visitRenderQueue( _renderGroups[0])”就是来进行渲染的。
那么我们接着看看void Renderer::visitRenderQueue(const RenderQueue& queue)的代码:
void Renderer::visitRenderQueue(RenderQueue& queue) { queue.saveRenderState(); const auto& zNegQueue = queue.getSubQueue(RenderQueue::QUEUE_GROUP::GLOBALZ_NEG); if (zNegQueue.size() > 0) { if(_isDepthTestFor2D) { glEnable(GL_DEPTH_TEST); glDepthMask(true); glEnable(GL_BLEND); RenderState::StateBlock::_defaultState->setDepthTest(true); RenderState::StateBlock::_defaultState->setDepthWrite(true); RenderState::StateBlock::_defaultState->setBlend(true); } else { glDisable(GL_DEPTH_TEST); glDepthMask(false); glEnable(GL_BLEND); RenderState::StateBlock::_defaultState->setDepthTest(false); RenderState::StateBlock::_defaultState->setDepthWrite(false); RenderState::StateBlock::_defaultState->setBlend(true); } for (auto it = zNegQueue.cbegin(); it != zNegQueue.cend(); ++it) { processRenderCommand(*it); } flush(); }
在visitRenderQueue()方法中我我们看到这一行代码:
processRenderCommand(*it);
这是干什么的呢?这句代码就是进一步进入渲染流程的,我们看一下processRenderCommand()它做了什么:
void Renderer::processRenderCommand(RenderCommand* command) { auto commandType = command->getType(); if( RenderCommand::Type::TRIANGLES_COMMAND == commandType) { ...... drawBatchedTriangles(); ...... } else if ( RenderCommand::Type::QUAD_COMMAND == commandType ) { ...... drawBatchedQuads(); ...... } else if (RenderCommand::Type::MESH_COMMAND == commandType) { ...... auto cmd = static_cast<MeshCommand*>(command); ...... cmd->execute(); ...... } ...... }
我们能够看到,在这里,依据渲染类型的不同。会调用不同的函数。这些函数里有OpenGL的API,没错,这些函数来进行渲染的。比方TRIANGLES_COMMAND类型中调用了drawBatchedTriangles()。QUAD_COMMAND类型中调用了drawBatchedQuads()。MESH_COMMAND类型中调用了MeshCommand::execute(),等等。
举个样例,我们来看下drawBatchedTriangles()方法:
void Renderer::drawBatchedTriangles() { ...... if (Configuration::getInstance()->supportsShareableVAO()) { ......} else { ...... // vertices glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_POSITION, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, kQuadSize, (GLvoid*) offsetof(V3F_C4B_T2F, vertices)); // colors glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_COLOR, 4, GL_UNSIGNED_BYTE, GL_TRUE, kQuadSize, (GLvoid*) offsetof(V3F_C4B_T2F, colors)); // tex coords glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_TEX_COORD, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, kQuadSize, (GLvoid*) offsetof(V3F_C4B_T2F, texCoords)); glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, _buffersVBO[1]); glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(_indices[0]) * _filledIndex, _indices, GL_STATIC_DRAW); } ...... }
能够看到该方法中调用了非常多OpenGL的API,这些方法就是整个渲染流程最后进行渲染的环节。
好了,以上便是Cocos引擎的整个的渲染流程了。
最后用一个流程图对以上内容做一下总结。话说这张图我真的是非常用心画的,改了好多遍最后优化到如今这个样子给大家看,希望对大家有帮助:
以上。
COCOS学习笔记--Cocos引擎渲染流程