• 【深入了解cocos2d-x 3.x】定时器(scheduler)的使用和原理探究(2)


    上篇说到定时器的用法。这篇主要分析它的实现原理。

    1.哈希链表

    cocos2dx封装了一个结构体,叫做UT_hash_handle。仅仅要在自己定义的结构体中声明这个结构体变量。就实现了哈希链表,而且能使用一系列的哈希链表专用的宏。这个结构体的详细实现例如以下:
    typedef struct UT_hash_handle {
       struct UT_hash_table *tbl;
       void *prev;                       /* prev element in app order      */
       void *next;                       /* next element in app order      */
       struct UT_hash_handle *hh_prev;   /* previous hh in bucket order    */
       struct UT_hash_handle *hh_next;   /* next hh in bucket order        */
       void *key;                        /* ptr to enclosing struct's key  */
       unsigned keylen;                  /* enclosing struct's key len     */
       unsigned hashv;                   /* result of hash-fcn(key)        */
    } UT_hash_handle;
    

    这个结构体主要实现的是一个双向链表,详细实现哈希验证的还要看UT_hash_table 结构体
    typedef struct UT_hash_table {
       UT_hash_bucket *buckets;
       unsigned num_buckets, log2_num_buckets;
       unsigned num_items;
       struct UT_hash_handle *tail; /* tail hh in app order, for fast append    */
       ptrdiff_t hho; /* hash handle offset (byte pos of hash handle in element */
    
       /* in an ideal situation (all buckets used equally), no bucket would have
        * more than ceil(#items/#buckets) items. that's the ideal chain length. */
       unsigned ideal_chain_maxlen;
    
       /* nonideal_items is the number of items in the hash whose chain position
        * exceeds the ideal chain maxlen. these items pay the penalty for an uneven
        * hash distribution; reaching them in a chain traversal takes >ideal steps */
       unsigned nonideal_items;
    
       /* ineffective expands occur when a bucket doubling was performed, but 
        * afterward, more than half the items in the hash had nonideal chain
        * positions. If this happens on two consecutive expansions we inhibit any
        * further expansion, as it's not helping; this happens when the hash
        * function isn't a good fit for the key domain. When expansion is inhibited
        * the hash will still work, albeit no longer in constant time. */
       unsigned ineff_expands, noexpand;
    
       uint32_t signature; /* used only to find hash tables in external analysis */
    #ifdef HASH_BLOOM
       uint32_t bloom_sig; /* used only to test bloom exists in external analysis */
       uint8_t *bloom_bv;
       char bloom_nbits;
    #endif
    
    } UT_hash_table;

    然后看看与哈希链表相关的宏定义,使用这些宏能非常方便的插入链表。删除链表,查找链表。
    /**
     * 查找元素
     * head:哈希链表的头指针
     * findptr:要查找的元素指针
     * out:查找结果
     */
    HASH_FIND_PTR(head,findptr,out) 
    /**
     * 加入元素
     * head:哈希链表的头指针
     * ptrfield:要加入的元素指针
     * add:要加入的哈希链表元素
     */
    HASH_ADD_PTR(head,ptrfield,add) 
    /**
     * 替换元素
     * head:哈希链表的头指针
     * ptrfield:要替换的元素指针
     * add:要替换的哈希链表元素
     */
    HASH_REPLACE_PTR(head,ptrfield,add)
    /**
     * 删除
     * head:哈希链表的头指针
     * delptr:要删除的元素指针
     */
    HASH_DEL(head,delptr) 

    以上是引擎中实现的哈希链表的相关知识,接下来再看看与定时器相关的哈希链表。定时器的实现中。将一个定时器存储在哈希链表中,那么在scheduler是怎样实现以后哈希链表的结构体的呢?例如以下:
    // 不同优先级的update定时器的双向链表
    typedef struct _listEntry
    {
        struct _listEntry   *prev, *next;
        ccSchedulerFunc     callback;
        void                *target;
        int                 priority;
        bool                paused;
        bool                markedForDeletion; // selector will no longer be called and entry will be removed at end of the next tick
    } tListEntry;
    //内置的update定时器
    typedef struct _hashUpdateEntry
    {
        tListEntry          **list;        // Which list does it belong to ?
        tListEntry          *entry;        // entry in the list
        void                *target;
        ccSchedulerFunc     callback;
        UT_hash_handle      hh;
    } tHashUpdateEntry;
    
    // 自己定义定时器
    typedef struct _hashSelectorEntry
    {
        ccArray             *timers;
        void                *target;
        int                 timerIndex;
        Timer               *currentTimer;
        bool                currentTimerSalvaged;
        bool                paused;
        UT_hash_handle      hh;
    } tHashTimerEntry;

    以上就是相关的哈希链表的知识。接下来从定义定时器的函数Node::schedule中一步一步的分析定时器是怎样增加到哈希链表中的。

    2.怎样定义自己定义定时器

    首先。上一篇文章中说到了非常多个自己定义定时器的函数。可是终于会调用的函数仅仅有两个,各自是
        /**
         * 定义一个自己定义的定时器
    	 * selector:回调函数
    	 * interval:反复间隔时间。反复运行间隔的时间。假设传入0,则表示每帧调用
    	 * repeat:反复运行次数,假设传入CC_REPEAT_FOREVER则表示无限循环
    	 * delay:延时秒数。延迟delay秒開始运行第一次回调
         */
        void schedule(SEL_SCHEDULE selector, float interval, unsigned int repeat, float delay);
    	
        /**
         * 使用lambda函数定义一个自己定义定时器
         * callback:lambda函数
    	 * interval:反复间隔时间。反复运行间隔的时间,假设传入0,则表示每帧调用
    	 * repeat:反复运行次数。假设传入CC_REPEAT_FOREVER则表示无限循环
    	 * delay:延时秒数。延迟delay秒開始运行第一次回调
         * key:lambda函数的Key,用于取消定时器
         * @lua NA
         */
        void schedule(const std::function<void(float)>& callback, float interval, unsigned int repeat, float delay, const std::string &key);

    本文从传统的定义定时器的方法入手,也就是第一个方法。

    接下来看看这种方法的实现:

    void Node::schedule(SEL_SCHEDULE selector, float interval, unsigned int repeat, float delay)
    {
        CCASSERT( selector, "Argument must be non-nil");
        CCASSERT( interval >=0, "Argument must be positive");
    
        _scheduler->schedule(selector, this, interval , repeat, delay, !_running);
    }

    看到事实上还是调用_scheduler的schedule方法。那么_scheduler又是个什么鬼?
    Scheduler *_scheduler;          ///< scheduler used to schedule timers and updates
    查看定义能够知道是一个Scheduler 的指针。可是这个指针从哪里来?在构造函数中有真相
    Node::Node(void)
    {
        // set default scheduler and actionManager
        _director = Director::getInstance();
        _scheduler = _director->getScheduler();
        _scheduler->retain();
    }

    是从导演类中引用的。这一块临时我们无论。接下来深入到_scheduler->schedule函数中分析。例如以下是函数的详细实现
    void Scheduler::schedule(SEL_SCHEDULE selector, Ref *target, float interval, unsigned int repeat, float delay, bool paused)
    {
        CCASSERT(target, "Argument target must be non-nullptr");
        
    	//定义而且查找链表元素
        tHashTimerEntry *element = nullptr;
        HASH_FIND_PTR(_hashForTimers, &target, element);
        
    	//没找到
        if (! element)
        {
    		//创建一个链表元素
            element = (tHashTimerEntry *)calloc(sizeof(*element), 1);
            element->target = target;
            
    		//加入到哈希链表中
            HASH_ADD_PTR(_hashForTimers, target, element);
            
            // Is this the 1st element ?

    Then set the pause level to all the selectors of this target element->paused = paused; } else { CCASSERT(element->paused == paused, ""); } //检查这个元素的定时器数组,假设数组为空 则new 10个数组出来备用 if (element->timers == nullptr) { element->timers = ccArrayNew(10); } else { //循环查找定时器数组,看看是不是以前定义过同样的定时器。假设定义过,则仅仅须要改动定时器的间隔时间 for (int i = 0; i < element->timers->num; ++i) { TimerTargetSelector *timer = dynamic_cast<TimerTargetSelector*>(element->timers->arr[i]); if (timer && selector == timer->getSelector()) { CCLOG("CCScheduler#scheduleSelector. Selector already scheduled. Updating interval from: %.4f to %.4f", timer->getInterval(), interval); timer->setInterval(interval); return; } } //扩展1个定时器数组 ccArrayEnsureExtraCapacity(element->timers, 1); } //创建一个定时器,而且将定时器加入到当前链表指针的定时器数组中 TimerTargetSelector *timer = new (std::nothrow) TimerTargetSelector(); timer->initWithSelector(this, selector, target, interval, repeat, delay); ccArrayAppendObject(element->timers, timer); timer->release(); }



    这一段代码详细分析了怎样将自己定义定时器增加到链表中。而且在链表中的存储结构是怎么样的。接下来看看内置的Update定时器。

    3.怎样定义Update定时器

    Update定时器的开启方法有两个。各自是:
        /**
         * 开启自带的update方法,这种方法会每帧运行一次,默认优先级为0,而且在全部自己定义方法运行之前运行
         */
        void scheduleUpdate(void);
    
        /**
         * 开启自带的update方法。这种方法会每帧运行一次。设定的优先级越小,越优先运行
         */
        void scheduleUpdateWithPriority(int priority);
    第一个方法实际上是直接调用第二个方法。而且把优先级设置为0,我们直接看第二个方法就能够了。

    void Node::scheduleUpdateWithPriority(int priority)
    {
        _scheduler->scheduleUpdate(this, priority, !_running);
    }
    详细调用还是要进入到_scheduler->scheduleUpdate。

    /** Schedules the 'update' selector for a given target with a given priority.
         The 'update' selector will be called every frame.
         The lower the priority, the earlier it is called.
         @since v3.0
         @lua NA
         */
        template <class T>
        void scheduleUpdate(T *target, int priority, bool paused)
        {
            this->schedulePerFrame([target](float dt){
                target->update(dt);
            }, target, priority, paused);
        }

    能够看到这里主要还是调用了一个schedulePerFrame函数,而且传入了一个lambda函数。这个函数实际上调用的是target->update,接下来走进schedulePerFrame看看它的实现:
    void Scheduler::schedulePerFrame(const ccSchedulerFunc& callback, void *target, int priority, bool paused)
    {
    	//定义而且查找链表元素
        tHashUpdateEntry *hashElement = nullptr;
        HASH_FIND_PTR(_hashForUpdates, &target, hashElement);
    	
    	//假设找到,就直接改优先级
        if (hashElement)
        {
            // 检查优先级是否改变
            if ((*hashElement->list)->priority != priority)
            {
    			//检查是否被锁定
                if (_updateHashLocked)
                {
                    CCLOG("warning: you CANNOT change update priority in scheduled function");
                    hashElement->entry->markedForDeletion = false;
                    hashElement->entry->paused = paused;
                    return;
                }
                else
                {
                	// 在这里先停止到update。后面会加回来 
                    unscheduleUpdate(target);
                }
            }
            else
            {
                hashElement->entry->markedForDeletion = false;
                hashElement->entry->paused = paused;
                return;
            }
        }
    
        // 优先级为0,增加到_updates0List链表中,而且增加到_hashForUpdates表中
        if (priority == 0)
        {
            appendIn(&_updates0List, callback, target, paused);
        }
    	// 优先级小于0,增加到_updatesNegList链表中。而且增加到_hashForUpdates表中
        else if (priority < 0)
        {
            priorityIn(&_updatesNegList, callback, target, priority, paused);
        }
    	// 优先级大于0,增加到_updatesPosList链表中,而且增加到_hashForUpdates表中
        else
        {
            // priority > 0
            priorityIn(&_updatesPosList, callback, target, priority, paused);
        }
    }
    在这里看上去逻辑还是非常清晰的,有两个函数要重点分析一下。各自是
    void Scheduler::appendIn(_listEntry **list, const ccSchedulerFunc& callback, void *target, bool paused)
    void Scheduler::priorityIn(tListEntry **list, const ccSchedulerFunc& callback, void *target, int priority, bool paused)

    第一个用于加入默认优先级。第二个函数用于加入指定优先级的。首先看加入默认优先级的。
    void Scheduler::appendIn(_listEntry **list, const ccSchedulerFunc& callback, void *target, bool paused)
    {
    	//创建一个链表元素
        tListEntry *listElement = new tListEntry();
    
        listElement->callback = callback;
        listElement->target = target;
        listElement->paused = paused;
        listElement->priority = 0;
        listElement->markedForDeletion = false;
    	
    	//加入到双向链表中
        DL_APPEND(*list, listElement);
    
        //创建一个哈希链表元素
        tHashUpdateEntry *hashElement = (tHashUpdateEntry *)calloc(sizeof(*hashElement), 1);
        hashElement->target = target;
        hashElement->list = list;
        hashElement->entry = listElement;
    	//加入到哈希链表中
        HASH_ADD_PTR(_hashForUpdates, target, hashElement);
    }

    接下来看还有一个函数
    void Scheduler::priorityIn(tListEntry **list, const ccSchedulerFunc& callback, void *target, int priority, bool paused)
    {
    	//同上一个函数
        tListEntry *listElement = new tListEntry();
    
        listElement->callback = callback;
        listElement->target = target;
        listElement->priority = priority;
        listElement->paused = paused;
        listElement->next = listElement->prev = nullptr;
        listElement->markedForDeletion = false;
    
        //假设链表为空
        if (! *list)
        {
            DL_APPEND(*list, listElement);
        }
        else
        {
            bool added = false;
    		//保证链表有序
            for (tListEntry *element = *list; element; element = element->next)
            {
    			// 假设优先级小于当前元素的优先级,就在这个元素前面插入
                if (priority < element->priority)
                {
                    if (element == *list)
                    {
                        DL_PREPEND(*list, listElement);
                    }
                    else
                    {
                        listElement->next = element;
                        listElement->prev = element->prev;
    
                        element->prev->next = listElement;
                        element->prev = listElement;
                    }
    
                    added = true;
                    break;
                }
            }
    
            //假设新增加的优先级最低,则增加到链表的最后
            if (! added)
            {
                DL_APPEND(*list, listElement);
            }
        }
    
        //同上一个函数
        tHashUpdateEntry *hashElement = (tHashUpdateEntry *)calloc(sizeof(*hashElement), 1);
        hashElement->target = target;
        hashElement->list = list;
        hashElement->entry = listElement;
        HASH_ADD_PTR(_hashForUpdates, target, hashElement);
    }

    本文简单的分析了哈希链表以及定时器的存储和加入,下一篇文章将分析定时器是怎样运转起来的。


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