Cocos Creator 通用框架设计 —— 资源管理

如果你想使用Cocos Creator制作一些规模稍大的游戏，那么资源管理是必须解决的问题，随着游戏的进行，你可能会发现游戏的内存占用只升不降，哪怕你当前只用到了极少的资源，并且有使用cc.loader.release来释放之前加载的资源，但之前使用过的大部分资源都会留在内存中！为什么会这样呢？

cocos creator 资源管理存在的问题

资源管理主要解决3个问题，资源加载，资源查找（使用），资源释放。这里要讨论的主要是资源释放的问题，这个问题看上去非常简单，在Cocos2d-x中确实也很简单，但在js中变得复杂了起来，因为难以跟踪一个资源是否可以被释放。

在Cocos2d-x中我们使用引用计数，在引用计数为0的时候释放资源，维护好引用计数即可，而且在Cocos2d-x中我们对资源的管理是比较分散的，引擎层面只提供如TextureCache、AudioManager之类的单例来管理某种特定的资源，大多数的资源都需要我们自己去管理，而在cocos creator中，我们的资源统一由cc.loader来管理，大量使用prefab，prefab与各种资源复杂的引用关系增加了资源管理的难度。

资源依赖

资源A可能依赖资源B、C、D，而资源D又依赖资源E，这是非常常见的一种资源依赖情况，如果我们使用cc.loader.loadRes("A")加载资源A，B～E都会被加载进来，但如果我们调用cc.loader.release("A")则只有资源A被释放。

每一个加载的资源都会放到cc.loader的_cache中，但cc.loader.release只是将传入的资源进行释放，而没有考虑资源依赖的情况。

如果对cc.loader背后的资源加载流程感兴趣可以参考： https://www.cnblogs.com/ybgame/p/10576884.html

如果我们希望将依赖的资源也一起释放，cocos creator提供了一个笨拙的方法，cc.loader.getDependsRecursively;，递归获取指定资源依赖的所有资源，放入一个数组并返回，然后在cc.loader.release中传入该数组，cc.loader会遍历它们，将其逐个释放。

这种方式虽然可以将资源释放，但却有可能释放了不应该释放的资源，如果有一个资源F依赖D，这时候就会导致F资源无法正常工作。由于cocos creator引擎没有维护好资源的依赖，导致我们在释放D的时候并不知道还有F依赖我们。即使没有F依赖，我们也不确定是否可以释放D，比如我们调用cc.loader加载D，而后又加载了A，此时D已经加载完成，A可以直接使用。但如果释放A的时候，将D也释放了，这就不符合我们的预期，我们期望的是在我们没有显式地释放D时，D不应该随着其它资源的释放而自动释放。

可以简单地进行测试，可以打开Chrome的开发者模式，在Console面板中进行输入，如果是旧版本的cocos creator可以在cc.textureCache中dump所有的纹理，而新版本移除了textureCache，但我们可以输入cc.loader._cache来查看所有的资源。如果资源太多，只关心数量，可以输入Object.keys(cc.loader._cache).length来查看资源总数，我们可以在资源加载前dump一次，加载后dump一次，释放后再dump一次，来对比cc.loader中的缓存状态。当然，也可以写一些便捷的方法，如只dump图片，或者dump与上次dump的差异项。

资源使用

除了资源依赖的问题，我们还需要解决资源使用的问题，前者是cc.loader内部的资源组织问题，后者是应用层逻辑的资源使用问题，比如我们需要在一个界面关闭的时候释放某资源，同样会面临一个该不该释放的问题，比如另外一个未关闭的界面是否使用了该资源？如果有其他地方用到了该资源，那么就不应该释放它！

ResLoader

在这里我设计了一个ResLoader，来解决cc.loader没有解决好的问题，关键是为每一个资源创建一个CacheInfo来记录资源的依赖和使用等信息，以此来判断资源是否可以释放，使用ResLoader.getInstance().loadRes()来替代cc.loader.loadRes()，ResLoader.getInstance().releaseRes()来替代cc.loader.releaseRes()。

对于依赖，在资源加载的时候ResLoader会自动建立起映射，释放资源的时候会自动取消映射，并检测取消映射后的资源是否可以释放，是才走释放的逻辑。

对于使用，提供了一个use参数，通过该参数来区别是哪里使用了该资源，以及是否有其他地方使用了该资源，当一个资源即没有倍其他资源依赖，也没有被其它逻辑使用，那么这个资源就可以被释放。

/**
 * 资源加载类
 * 1. 加载完成后自动记录引用关系，根据DependKeys记录反向依赖
 * 2. 支持资源使用，如某打开的UI使用了A资源，其他地方释放资源B，资源B引用了资源A，如果没有其他引用资源A的资源，会触发资源A的释放，
 * 3. 能够安全释放依赖资源（一个资源同时被多个资源引用，只有当其他资源都释放时，该资源才会被释放）
 * 
 * 2018-7-17 by 宝爷
 */

// 资源加载的处理回调
export type ProcessCallback = (completedCount: number, totalCount: number, item: any) => void;
// 资源加载的完成回调
export type CompletedCallback = (error: Error, resource: any) => void;

// 引用和使用的结构体
interface CacheInfo {
    refs: Set<string>,
    uses: Set<string>
}

// LoadRes方法的参数结构
interface LoadResArgs {
    url: string,
    type?: typeof cc.Asset,
    onCompleted?: CompletedCallback,
    onProgess?: ProcessCallback,
    use?: string,
}

// ReleaseRes方法的参数结构
interface ReleaseResArgs {
    url: string,
    type?: typeof cc.Asset,
    use?: string,
}

// 兼容性处理
let isChildClassOf = cc.js["isChildClassOf"]
if (!isChildClassOf) {
    isChildClassOf = cc["isChildClassOf"];
}

export default class ResLoader {

    private _resMap: Map<string, CacheInfo> = new Map<string, CacheInfo>();
    private static _resLoader: ResLoader = null;
    public static getInstance(): ResLoader {
        if (!this._resLoader) {
            this._resLoader = new ResLoader();
        }
        return this._resLoader;
    }

    public static destroy(): void {
        if (this._resLoader) {
            this._resLoader = null;
        }
    }

    private constructor() {

    }

    /**
     * 从cc.loader中获取一个资源的item
     * @param url 查询的url
     * @param type 查询的资源类型
     */
    private _getResItem(url: string, type: typeof cc.Asset): any {
        let ccloader: any = cc.loader;
        let item = ccloader._cache[url];
        if (!item) {
            let uuid = ccloader._getResUuid(url, type, false);
            if (uuid) {
                let ref = ccloader._getReferenceKey(uuid);
                item = ccloader._cache[ref];
            }
        }
        return item;
    }

    /**
     * loadRes方法的参数预处理
     */
    private _makeLoadResArgs(): LoadResArgs {
        if (arguments.length < 1 || typeof arguments[0] != "string") {
            console.error(`_makeLoadResArgs error ${arguments}`);
            return null;
        }
        let ret: LoadResArgs = { url: arguments[0] };
        for (let i = 1; i < arguments.length; ++i) {
            if (i == 1 && isChildClassOf(arguments[i], cc.RawAsset)) {
                // 判断是不是第一个参数type
                ret.type = arguments[i];
            } else if (i == arguments.length - 1 && typeof arguments[i] == "string") {
                // 判断是不是最后一个参数use
                ret.use = arguments[i];
            } else if (typeof arguments[i] == "function") {
                // 其他情况为函数
                if (arguments.length > i + 1 && typeof arguments[i + 1] == "function") {
                    ret.onProgess = arguments[i];
                } else {
                    ret.onCompleted = arguments[i];
                }
            }
        }
        return ret;
    }

    /**
     * releaseRes方法的参数预处理
     */
    private _makeReleaseResArgs(): ReleaseResArgs {
        if (arguments.length < 1 || typeof arguments[0] != "string") {
            console.error(`_makeReleaseResArgs error ${arguments}`);
            return null;
        }
        let ret: ReleaseResArgs = { url: arguments[0] };
        for (let i = 1; i < arguments.length; ++i) {
            if (typeof arguments[i] == "string") {
                ret.use = arguments[i];
            } else {
                ret.type = arguments[i];
            }
        }
        return ret;
    }

    /**
     * 生成一个资源使用Key
     * @param where 在哪里使用，如Scene、UI、Pool
     * @param who 使用者，如Login、UIHelp...
     * @param why 使用原因，自定义...
     */
    public static makeUseKey(where: string, who: string = "none", why: string = ""): string {
        return `use_${where}_by_${who}_for_${why}`;
    }

    /**
     * 获取资源缓存信息
     * @param key 要获取的资源url
     */
    public getCacheInfo(key: string): CacheInfo {
        if (!this._resMap.has(key)) {
            this._resMap.set(key, {
                refs: new Set<string>(),
                uses: new Set<string>()
            });
        }
        return this._resMap.get(key);
    }

    /**
     * 开始加载资源
     * @param url           资源url
     * @param type          资源类型，默认为null
     * @param onProgess     加载进度回调
     * @param onCompleted   加载完成回调
     * @param use           资源使用key，根据makeUseKey方法生成
     */
    public loadRes(url: string, use?: string);
    public loadRes(url: string, onCompleted: CompletedCallback, use?: string);
    public loadRes(url: string, onProgess: ProcessCallback, onCompleted: CompletedCallback, use?: string);
    public loadRes(url: string, type: typeof cc.Asset, use?: string);
    public loadRes(url: string, type: typeof cc.Asset, onCompleted: CompletedCallback, use?: string);
    public loadRes(url: string, type: typeof cc.Asset, onProgess: ProcessCallback, onCompleted: CompletedCallback, use?: string);
    public loadRes() {
        let resArgs: LoadResArgs = this._makeLoadResArgs.apply(this, arguments);
        console.time("loadRes|"+resArgs.url);
        let finishCallback = (error: Error, resource: any) => {
            // 反向关联引用（为所有引用到的资源打上本资源引用到的标记）
            let addDependKey = (item, refKey) => {
                if (item && item.dependKeys && Array.isArray(item.dependKeys)) {
                    for (let depKey of item.dependKeys) {
                        // 记录该资源被我引用
                        this.getCacheInfo(depKey).refs.add(refKey);
                        // cc.log(`${depKey} ref by ${refKey}`);
                        let ccloader: any = cc.loader;
                        let depItem = ccloader._cache[depKey]
                        addDependKey(depItem, refKey)
                    }
                }
            }

            let item = this._getResItem(resArgs.url, resArgs.type);
            if (item && item.url) {
                addDependKey(item, item.url);
            } else {
                cc.warn(`addDependKey item error1! for ${resArgs.url}`);
            }

            // 给自己加一个自身的引用
            if (item) {
                let info = this.getCacheInfo(item.url);
                info.refs.add(item.url);
                // 更新资源使用
                if (resArgs.use) {
                    info.uses.add(resArgs.use);
                }
            }

            // 执行完成回调
            if (resArgs.onCompleted) {
                resArgs.onCompleted(error, resource);
            }
            console.timeEnd("loadRes|"+resArgs.url);
        };

        // 预判是否资源已加载
        let res = cc.loader.getRes(resArgs.url, resArgs.type);
        if (res) {
            finishCallback(null, res);
        } else {
            cc.loader.loadRes(resArgs.url, resArgs.type, resArgs.onProgess, finishCallback);
        }
    }

    /**
     * 释放资源
     * @param url   要释放的url
     * @param type  资源类型
     * @param use   要解除的资源使用key，根据makeUseKey方法生成
     */
    public releaseRes(url: string, use?: string);
    public releaseRes(url: string, type: typeof cc.Asset, use?: string)
    public releaseRes() {
        /**暂时不释放资源 */
        // return;

        let resArgs: ReleaseResArgs = this._makeReleaseResArgs.apply(this, arguments);
        let item = this._getResItem(resArgs.url, resArgs.type);
        if (!item) {
            console.warn(`releaseRes item is null ${resArgs.url} ${resArgs.type}`);
            return;
        }
        cc.log("resloader release item");
        // cc.log(arguments);
        let cacheInfo = this.getCacheInfo(item.url);
        if (resArgs.use) {
            cacheInfo.uses.delete(resArgs.use)
        }
        this._release(item, item.url);
    }

    // 释放一个资源
    private _release(item, itemUrl) {
        if (!item) {
            return;
        }
        let cacheInfo = this.getCacheInfo(item.url);
        // 解除自身对自己的引用
        cacheInfo.refs.delete(itemUrl);

        if (cacheInfo.uses.size == 0 && cacheInfo.refs.size == 0) {
            // 解除引用
            let delDependKey = (item, refKey) => {
                if (item && item.dependKeys && Array.isArray(item.dependKeys)) {
                    for (let depKey of item.dependKeys) {
                        let ccloader: any = cc.loader;
                        let depItem = ccloader._cache[depKey]
                        this._release(depItem, refKey);
                    }
                }
            }
            delDependKey(item, itemUrl);
            //如果没有uuid,就直接释放url
            if (item.uuid) {
                cc.loader.release(item.uuid);
                cc.log("resloader release item by uuid :" + item.url);
            } else {
                cc.loader.release(item.url);
                cc.log("resloader release item by url:" + item.url);
            }
        }
    }

    /**
     * 判断一个资源能否被释放
     * @param url 资源url
     * @param type  资源类型
     * @param use   要解除的资源使用key，根据makeUseKey方法生成
     */
    public checkReleaseUse(url: string, use?: string): boolean;
    public checkReleaseUse(url: string, type: typeof cc.Asset, use?: string): boolean
    public checkReleaseUse() {
        let resArgs: ReleaseResArgs = this._makeReleaseResArgs.apply(this, arguments);
        let item = this._getResItem(resArgs.url, resArgs.type);
        if (!item) {
            console.log(`cant release,item is null ${resArgs.url} ${resArgs.type}`);
            return true;
        }

        let cacheInfo = this.getCacheInfo(item.url);
        let checkUse = false;
        let checkRef = false;

        if (resArgs.use && cacheInfo.uses.size > 0) {
            if (cacheInfo.uses.size == 1 && cacheInfo.uses.has(resArgs.use)) {
                checkUse = true;
            } else {
                checkUse = false;
            }
        } else {
            checkUse = true;
        }

        if ((cacheInfo.refs.size == 1 && cacheInfo.refs.has(item.url)) || cacheInfo.refs.size == 0) {
            checkRef = true;
        } else {
            checkRef = false;
        }

        return checkUse && checkRef;
    }
}

使用ResLoader

ResLoader的使用非常简单，下面是一个简单的例子，我们可以点击dump按钮来查看当前的资源总数，点击cc.load、cc.release之后分别dump一次，可以发现，开始有36个资源，加载之后有40个资源，而执行释放之后，还有39个资源，只释放了一个资源。

如果使用ResLoader进行测试，发现释放之后只有34个资源，这是因为前面加载场景的资源也被该测试资源依赖，所以这些资源也被释放掉了，只要我们都使用ResLoader来加载和卸载资源，就不会出现资源泄露的问题。

示例代码：

@ccclass
export default class NetExample extends cc.Component {
    @property(cc.Node)
    attachNode: cc.Node = null;
    @property(cc.Label)
    dumpLabel: cc.Label = null;

    onLoadRes() {
        cc.loader.loadRes("Prefab/HelloWorld", cc.Prefab, (error: Error, prefab: cc.Prefab) => {
            if (!error) {
                cc.instantiate(prefab).parent = this.attachNode;
            }
        });
    }

    onUnloadRes() {
        this.attachNode.removeAllChildren(true);
        cc.loader.releaseRes("Prefab/HelloWorld");
    }

    onMyLoadRes() {
        ResLoader.getInstance().loadRes("Prefab/HelloWorld", cc.Prefab, (error: Error, prefab: cc.Prefab) => {
            if (!error) {
                cc.instantiate(prefab).parent = this.attachNode;
            }
        });
    }

    onMyUnloadRes() {
        this.attachNode.removeAllChildren(true);
        ResLoader.getInstance().releaseRes("Prefab/HelloWorld");
    }

    onDump() {
        let Loader:any = cc.loader;
        this.dumpLabel.string = `当前资源总数:${Object.keys(Loader._cache).length}`;
    }
}

可以看到上面的例子是先移除节点，再进行释放，这是正确的使用方式，如果我没有移除直接释放呢？？因为释放了纹理，所以cocos creator在接下来的渲染中会不断报错。

ResLoader只是一个基础，直接使用ResLoader我们不需要关心资源的依赖问题，但资源的使用问题我们还需要关心，在实际的使用中，我们可能希望资源的生命周期是以下几种情况：

• 跟随某对象的生命周期，对象销毁时资源释放
• 跟随某界面的生命周期，界面关闭时资源释放
• 跟随某场景的生命周期，场景切换时资源释放

我们可以实现一个组件挂在到对象身上，当我们在该对象或该对象的其它组件中编写逻辑，加载资源时，使用这个资源管理组件进行加载，由该组件来维护资源的释放。界面和场景也类似。下一篇文章再聊一聊这个话题。

项目代码位于：https://github.com/wyb10a10/cocos_creator_framework ，打开Scene目录的ResExample场景即可查看。