cocosCreator 之内存管理和释放

版本： 3.4.0

语言： TypeScript

环境： Mac

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前面有两篇博客说明了：

• cocosCreator 之 resources动态加载、预加载 讲述了静态引用资源，动态加载和预加载相关
• cocosCreator 之 Bundle 讲述了AssetManager关于对内置Bundle和自定义Bundle的使用相关

简单的理解就是对cocosCreator内静态和动态引用资源的使用相关，为了对动态资源更方便管理，增加了AssetManager用于管理，释放资源相关。

动态引用的资源，相关接口均为异步操作

涉及到资源管理，就会牵扯到资源的内存管理。

在cocosCreator中，官方针对于不同的资源有着不同的内存管理方式。主要有：

• 静态引用资源，通过序列化数据进行自动管理释放
• 动态引用资源，为了避免错误释放而增加引用计数管理， 以及AssetManager对资源进行的释放管理
• 场景的自动释放管理

从本质上都是引用计数，但为了有一个更好的理解，故此通过本篇博客汇总出来。

理解可能有误，欢迎您的指出。

引用计数

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cocosCreator中的资源都被放在 assets目录下, 主要来源：

• 从外部导入
• 通过远程下载的资源

他们最后都会被包装，使其继承于资源基类：Asset。

在cocosCreator中，Asset的重要作用就是对资源进行引用计数。主要定义如下：

// cc.d.ts
export class Asset extends __private.cocos_core_assets_asset_Asset_base {// 该资源对应的目标平台资源的 URL，如果没有将返回一个空字符串get nativeUrl(): string;// 序列化对象serialize(): void;// 获取引用数量get refCount(): number;// 增加引用计数addRef(): Asset;// 减少资源的引用并尝试进行自动释放decRef(autoRelease?: boolean): Asset;
}// 主要实现： ../resources/3d/engine/cocos/core/assets/asset.ts
export class Asset extends Eventify(CCObject) {private _ref = 0;// 引用计数数目public get refCount (): number {return this._ref;}// 引用计数+1public addRef (): Asset {this._ref++;return this;}// 引用计数-1，并尝试进行自动释放public decRef (autoRelease = true): Asset {if (this._ref > 0) {this._ref--;}// 检测是否自动释放if (autoRelease) {legacyCC.assetManager._releaseManager.tryRelease(this);}return this;}
}

针对于decRef下的自动释放接口 tryRelease, 我们看下大致的实现：

// ../resources/3d/engine/cocos/core/asset-manager/release-manager.ts
class ReleaseManager {private _eventListener = false;// 待释放资源数组private _toDelete = new Cache<Asset>();// 尝试自动释放(释放对象，是否强制释放默认为false)public tryRelease (asset: Asset, force = false): void {if (!(asset instanceof Asset)) { return; }// 如果强制释放，则释放资源if (force) {this._free(asset, force);return;}// 没有强制释放，则将对象的uuid缓存到待释放资源对象中this._toDelete.add(asset._uuid, asset);// 检测对象是否注册事件监听器，如果没注册，则下一帧进行释放资检测if (!this._eventListener) {this._eventListener = true;callInNextTick(this._freeAssets.bind(this));}}// 用于事件监听器的下一帧释放检测private _freeAssets () {this._eventListener = false;this._toDelete.forEach((asset) => {this._free(asset);});// 注意：清空用于保证缓存的对象仅被遍历一次，也就是生命周期仅有一帧this._toDelete.clear();}// 释放对象(对象，是否强制释放)private _free (asset: Asset, force = false) {const uuid = asset._uuid;// 将释放对象从缓存中移除this._toDelete.remove(uuid);// 检测对象是否有效if (!isValid(asset, true)) { return; }if (!force) {// 检测引用计数和是否存在循环引用，如果存在则returnif (asset.refCount > 0) {if (checkCircularReference(asset) > 0) { return; }}}// 从缓存中移除对象assets.remove(uuid);// 通过uuid获取资源的所有依赖项，并进行遍历const depends = dependUtil.getDeps(uuid);for (let i = 0, l = depends.length; i < l; i++) {// 对象有效，则进行引用计数-1const dependAsset = assets.get(depends[i]);if (dependAsset) {dependAsset.decRef(false);// no need to release dependencies recursively in editorif (!EDITOR) {this._free(dependAsset, false);}}}// ...}
}

它的流程简介：

• 如果不是强制释放对象，则存储到临时数组中，在下一帧遍历缓存中数组对象进行释放操作
• 如果是强制释放对象，则调用释放接口
• 释放接口会将对象从临时数组中移除，并检测对象是否有效、是否被引用
• 如果对象可以被移除，则获取依赖项并进行遍历进行引用计数-1
• 引用计数为0，则对对象进行释放。

这里有几点需要注意：

1. 针对于this._eventListener 是一个标记，它主要用于保证对象需要在下一帧执行
2. 释放操作中的对象增加操作this._toDelete.clear()，主要是为了保证对象的生命周期只有一帧。

针对于后者，生命周期回调仅有一帧，很像cocos2d-x中的内存管理处理：

// application.cpp的while主循环中，根据FPS每帧调用mainLoop
void Director::mainLoop() {if (! _invalid) {drawScene();// 清理当前释放池对象PoolManager::getInstance()->getCurrentPool()->clear();}
}void AutoreleasePool::clear() {// 通过使用vector.swap方法进行交换，可以保证每帧仅对节点数据遍历一次std::vector<Ref*> releasings;releasings.swap(_managedObjectArray);// 遍历所有对象，进行引用计数-1，为0的销毁对象for (const auto &obj : releasings) {obj->release();}
}

关于cocos2d-x的内存机制可参考：cocos2d-x 内存管理机制

cocosCreator中的资源很多都是相互依赖的，他们的引用计数结构类似如下：

1. 当使用到某个资源时，引用计数是：
   

2. 增加了一个资源的引用，资源存在依赖性，引用计数是：
   

3. 释放资源A，引用计数是：
   

引用计数为0的，则进行释放操作。

动态引用

静态引用的资源，会被编译器进行序列化后记录在序列化数据中，引擎是可以统计引用关系的， 所以不需要关注内存的释放相关。

但动态引用的资源使用灵活，在需要的时候进行加载。

因为没有序列化，引擎是无法统计引用关系的。导致引用计数为0，就可能出现被误释放的问题。

因此需要借助addRef()和decRef()的接口进行手动管理:

const url = 'img_bag/spriteFrame';
resources.load(url, SpriteFrame, (err, spriteFrame) => {if (err) {return console.err(err.message);}let sprite = this.node.getComponent(Sprite);sprite.spriteFrame = spriteFrame;// 增加引用计数，用于保证资源不被错误释放spriteFrame.addRef();this._spriteFrame = spriteFrame;
});// 节点销毁时
protected onDestory() {if (this._spriteFrame) {this._spriteFrame.decRef();this._spriteFrame = null;}
}

注意： 配对使用，尤其针对于addRef，如果频繁调用，极大可能出现引用计数非0而内存浪费的问题。

AssetManager

官方提供的AssetManager模块用来负责加载、释放资源相关。在上面的示例中使用引用计数如果忘记，依然存在内存泄漏的问题。

针对于内存管理AssetManager主要提供的接口有：

export class AssetManager {// 已加载 bundle 的集合bundles: AssetManager.Cache<AssetManager.Bundle>;// 获取BundlegetBundle(name: string): AssetManager.Bundle | null;// 移除BundleremoveBundle(bundle: AssetManager.Bundle): void;// 已加载资源的集合assets: AssetManager.Cache<Asset>;// 释放资源以及其依赖资源, 不仅会从 assetManager 中删除资源的缓存引用，还会清理它的资源内容releaseAsset(asset: Asset): void;// 释放所有没有用到的资源releaseUnusedAssets(): void;// 释放所有资源releaseAll(): void;
}

注：只要是Bundle都被AssetManager管理，Bundle和Bundle内的资源移除是两码事

Bundle 在不使用后，如果想移除，需要优先释放 Bundle内的资源。

let bundle = assetManager.getBundle("test_bundle");
if (!bundle) {return;
}
// 释放bundle内的所有资源
bundle.releaseAll();
// 移除Bundle
assetManager.removeBundle(bundle);

关于AssetManager对 Asset 资源的释放相关，看下引擎的主要实现：

// ../resources/3d/engine/cocos/core/asset-manager/asset-manager.ts
export class AssetManager {public releaseAsset (asset: Asset): void {releaseManager.tryRelease(asset, true);}public releaseUnusedAssets () {assets.forEach((asset) => {releaseManager.tryRelease(asset);});}public releaseAll () {assets.forEach((asset) => {releaseManager.tryRelease(asset, true);});}
}

releaseManager.tryRelease的具体实现，看上面release-manager.ts的展示。

除了AssetManager 提供的资源释放以外， Bundle中也存在着一些释放接口，它主要应用于对单一的资源释放。

let bundle = assetManager.getBundle("test_bundle");
if (!bundle) {return;
}
// 释放bundle内的单个资源
bundle.release(`image`, SpriteFrame);
// 移除Bundle
assetManager.removeBundle(bundle);

引擎中的主要实现代码：

// ../resources/3d/engine/cocos/core/asset-manager/bundle.ts
export default class Bundle {// 释放包内指定路径的资源public release (path: string, type?: AssetType | null) {const asset = this.get(path, type);if (asset) {releaseManager.tryRelease(asset, true);}}// 释放包内没有用到的资源public releaseUnusedAssets () {assets.forEach((asset) => {const info = this.getAssetInfo(asset._uuid);if (info && !info.redirect) {releaseManager.tryRelease(asset);}});}// 释放包内所有的资源public releaseAll () {assets.forEach((asset) => {const info = this.getAssetInfo(asset._uuid);if (info && !info.redirect) {releaseManager.tryRelease(asset, true);}});}
}

releaseManager.tryRelease的具体实现，看上面release-manager.ts的展示。

场景释放

针对于自动释放资源，在场景的 属性检查器 中有个参数叫做 AutoReleaseAssets，勾选。

场景在切换的时候也会进行自动释放该场景下的所有依赖资源。

主要的逻辑实现：

1. director.loadScene或director.runScene时，它们都会调用runSceneImmediate方法
2. 该方法会调用关于 release-manager.ts下的接口_autoRelease

// ../resources/3d/engine/cocos/core/asset-manager/release-manager.ts
// 场景的自动释放标记autoReleaseAssets
// 如果为true，表示引用计数-1后进行自动释放，即调用tryRelease接口
public _autoRelease (oldScene: Scene, newScene: Scene, persistNodes: Record<string, Node>) {// 检测是否有旧场景if (oldScene) {const childs = dependUtil.getDeps(oldScene.uuid);for (let i = 0, l = childs.length; i < l; i++) {const asset = assets.get(childs[i]);if (asset) {// 重要代码, 如果为true，则调用tryRelease接口asset.decRef(TEST || oldScene.autoReleaseAssets);}}const dependencies = dependUtil._depends.get(oldScene.uuid);if (dependencies && dependencies.persistDeps) {const persistDeps = dependencies.persistDeps;for (let i = 0, l = persistDeps.length; i < l; i++) {const asset = assets.get(persistDeps[i]);if (asset) {// 重要代码, 如果为true，则调用tryRelease接口asset.decRef(TEST || oldScene.autoReleaseAssets);}}}if (oldScene.uuid !== newScene.uuid) {dependUtil.remove(oldScene.uuid);}}// ...
}

总结

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cocosCreator的资源释放，最后汇总下：

1. 资源相关的内存管理是引用计数，通过Asset管理
2. 引用计数相关的逻辑操作，在release-manager.ts中
3. 自动释放的主要代码思想是：将释放的对象保存到临时数组中，且该临时数组的生命周期仅有一帧
4. 场景相关，建议勾选 AutoReleaseAssets 选项，进行内存自动释放
5. Bundle相关，建议合理使用release、 releaseUnusedAssets、 releaseAll的接口
6. AssetManager相关， 释放Bundle的时候，注意资源释放接口的调用(同Bundle名称一样)

最后，祝大家学习生活愉快!