《我所理解的Cocos2d-x》書評及筆記

       花了兩個月陸陸續續地把這本書讀完，覺得總體上是一本很不錯的書。作者以前參與過cocos引擎的開發，因此是以自己的角度講解cocos引擎，不同於市面上很多單純羅列cocos api和代碼的書，而是結合OpenGL ES和圖形學，對於cocos的講解深入到引擎實現層面。看完之後，對於cocos引擎的各方面：渲染、紋理、事件分發、物理引擎等都有比較深入的瞭解。

       另外也有一些不足之處：部分章節編排顯得散亂，正如作者所寫，他的寫作方法是先把相關資料都蒐羅在一起，然後再整理目錄結構。在講解渲染的時候，作者本意是想融合OpenGL ES和圖形學的知識，但是有的地方講解不甚清楚，跳躍性較強，需要較好的圖形學功底才容易理解。另外，最後幾章的結束顯得略微草率。

                                       第一章 全新的Cocos2d-x 3.0

1. cocos2d-x 3.x的幾項重大改動：新的渲染系統、統一的事件系統、深度集成的物理系統、C++的命名風格
2. 基於RenderCommand 的新渲染系統
   1. 可組合（自動批處理），減少繪製次數，提升性能
   2. 可排序：globalZOder > localZOrder > orderOfArrival
   3. Sprite的自動剔除
3. 統一的事件分發器EventDispatcher，將事件關聯到UI元素
4. cocos 3.x新的數據結構：Vector<T>和Map<K, V>，push時retain, popBack時release
5. cocos的內存管理機制：
   1. 繼承Ref類的對象都可以被管理，每一幀都會把引用計數爲0的對象釋放
   2. retain會讓計數加1，release會減1
   3. addChild會自動調用retain
   4. create會自動調用autoRelease
6. C++風格：隨着與cocos-iPhone的分離，從OC風格轉成C++，CCSprite -> Sprite

                                        第2章 Cocos2d-x架構一瞥

1. cocos引擎的主要組成：渲染系統、物理系統、事件系統、動畫及紋理系統、內存管理及調度器
2. 內存管理詳解：
   1. new會讓引用計數加1
   2. create = new + autorelease(添加到AutoreleasePool)
   3. 每一幀對Pool中每個對象，做release(引用計數減1，若減到0則釋放)
   4. 對於想提前釋放的Ref對象，可以使用自定義AutoreleasePool來即時清理
3. anchorPoint和position共同決定了元素的位置
4. UI樹和繪製順序
   1. localZOrder：將UI樹結構和繪製順序綁定
   2. globalZOrder：更靈活
5. 具體繪製流程
   1. 對globalZOrder不爲0的元素按值排序
   2. 對其餘元素，按localZOrder。對每個元素做中序遍歷：
      1. 遍歷左邊子節點（所有localZOrder小於0的直接子節點，且按升序排列）
      2. 遍歷當前元素
      3. 遍歷右邊子節點（所有localZOrder大於0的直接子節點，且按升序排列）
6. autorelease本質是延遲釋放，將Pool中所有不在UI樹中的元素釋放；addChild/removeFromParent  -> Vector的push/popBack -> retain/release
7. Application的子類AppDelegate定義了遊戲生命週期各個階段的處理：啓動後，切後臺，切前臺
8. 設計分辨率和實際分辨率
9. pushScene和replaceScene
10. 遊戲循環詳細過程：用戶輸入 -> 動畫 -> 物理模擬 -> 邏輯更新（與物理模擬順序不一定） -> UI樹遍歷 -> 渲染 -> 交換緩衝區 -> 自動釋放
11. Scheduler的兩種方式：
    1. scheduleUpdate: 可指定priority，性能更好
    2. schedule:可指定interval，repeat，delay
12. Scheduler的priority根據邏輯而不是對象：
    1. ActionManager：永遠最低
    2. PhysicsWorld：0
    3. CustomLogic：自定義
13. 避免在每幀做複雜的查找或者迭代運算，以免影響性能
14. Cocos2d-x是一個單線程的引擎，許多異步處理的結果須在主線程完成；如異步紋理加載，回調addImageAsyncCallBack每一幀處理一個紋理，上傳到GL內存中(GL命令耗時且必須在主線程中執行)

                                        第3章 OpenGL ES 2.0概覽

1. GPU vs CPU: 並行 vs 串行；衡量GPU性能參數：pps
2. OpenGL ES渲染管線：
   1. 頂點數組：所有圖元primitive的頂點信息
   2. 頂點着色器：計算頂點的座標、顏色、光照等；頂點座標變換；提供易變變量
   3. 圖元組裝：視錐體相關的一些座標變換
   4. 光柵化：圖元轉成片段fragment（像素），計算插值
   5. 片段着色器：計算每個片段（像素）的顏色值，實現特殊效果（陰影、描邊、閃光
   6. 片段測試：深度測試、模板測試、混合
   7. 幀緩衝：每個像素點的最終信息（顏色、深度、模板值），雙buffer切換

                                        第4章 全新的繪製系統

1. 新的繪製系統的特點：
   1. UI樹遍歷和繪製分離
   2. 自動批處理和自動裁剪
   3. 自定義繪製命令
2. 繪製流程
   1. 遍歷UI樹並生成RenderCommand（根據localZOrder：遍歷順序）
   2. 排序（根據globalZOrder：繪製順序）
   3. 執行繪製（自動批處理）
3. RenderCommand分類：
   1. QuadCommand：Sprite和ParticleSystem；自動批處理：相鄰的QuadCommand使用同樣的紋理
   2. BatchCommand：TextureAtlas，性能更好，但不能參與自動批繪製
   3. GroupCommand：ClippingNode和RenderTexture，包裝多個RenderCommand且不參與全局排序
   4. CustomCommand：自定義
4. 自定義RenderCommand例子：新手教程實現其餘區域半透明
5. 多重採樣：抗鋸齒

                                        第5章 紋理

1. 紋理：通過TextImage2D命令定義的像素矩形；紋素
2. 紋理 + 光柵化採樣 -> 片段着色器 
3. 紋理座標：uv型(紋理寬高)和st型(最大是1)
4. 解包：客戶端（format和type定義格式的像素數據） -> GL服務端（浮點型RGBA像素值）；打包：GL服務端 -> 客戶端
5. PNG、JPG等格式在使用時需先轉成cocos支持的指定格式（如RGBA8888）
6. 紋理縮放
   1. 縮小：多個紋素 -> 一個像素
   2. 放大：一個紋素 -> 多個像素
7. 多級紋理：通過圖像金字塔適配不同分辨率
8. 紋理壓縮：
   1. ios：PVRTC
   2. android：ETC
9. 紋理對象的管理：
   1. TextureCache
   2. 自己封裝ResourceManager
10. 紋理所佔內存的計算 result = width * height * bpp / 8
11. 紋理使用優化：
    1. 引擎商和硬件商合作定製優化
    2. 提前加載資源
    3. 即使清除不用的資源
    4. 合圖
    5. 多級紋理：
       1. 減少內存：只上傳所需級別的紋理
       2. 減少計算量：無需加載時再計算
    6. 選擇適當的資源格式（RGBA8888，RGBA4444）
    7. 使用壓縮紋理

                                        第6章 精靈

1. 精靈：遊戲中的元素，紋理的一部分（關聯到Texture2D對象）
2. 使用精靈的好處：
   1. 自動批繪製
   2. 在一組元素中使用精靈，單個的屬性（位置、顏色、縮放等）控制比較靈活
3. RGBA
   1. R、G、B：三基色通道，0-255，值越大越亮，0表示黑色，255表示最亮，都爲255時爲白色。
   2. A：Alpha通道，不透明度，0-1，值越大越不透明
4. 顏色混合：多個圖層之間的混合
   1. 混合規則：定義RGBA各向量的加成規則
   2. 深度測試會將較遠的位於非透明圖元之後的部分丟棄
5. 顏色疊加：將一個顏色作用在當前圖層，如角色受攻擊後閃動紅色
   1. 顏色疊加可以沿UI樹遞歸傳遞
   2. 每個Node擁有displayColor = realColor * parentColor / 255
6. Alpha預乘：
   1. 對於顏色混合的計算：(Rs, Gs, Bs) * As + (Rd, Gd, Bd) * (1 - As)，提前乘好Alpha通道的值
   2. 優點：減少計算量，提高性能；缺點：預乘減小了顏色精度
7. 精靈表：合圖，將多個精靈合併在一張圖上，通過配置文件（plist）表示每個精靈的位置
   1. frameCache:addSpriteFrames(.plist) 通過plist將spriteFrame加入spriteFrameCache
   2.  同時會將對應的紋理加入textureCache
8. 精靈動畫：都通過配置文件來定義
   1. 幀動畫：每幀間隔、關鍵幀的spriteFrame、來自精靈表
   2. 骨骼動畫：
9. 使用SpriteBatchNode的批繪製
   1. 多個Sprite需放在同一個SpriteBatchNode下
   2. 使用不便，不如自動批繪製
   3. 部分拉伸：Scale9Sprite，底層使用SpriteBatchNode
10. 自動批繪製的條件（同一次繪製）
    1. 同一張紋理
    2. 相同的BlendFunc設置
    3. 相同的Shader程序
    4. 順序上相鄰

                                        第7、8章 OpenGL ES着色語言和程序

1. OpenGL ES着色語言可以用來編寫着色器程序
2. 存儲限定符
   1. attribute：應用程序傳給頂點着色器
   2. uniform：應用程序傳給頂點着色器和片段着色器
   3. varying：頂點着色器傳給片段着色器，經過插值的易變量
3. 頂點緩衝對象，頂點數組對象（VAO）
4. cocos着色器子系統：Node 多<->一 GLProgramState 多<->一 GLProgram
5. 着色器編輯工具

               

                                        第9、10章 幀緩衝、片段操作

1. GroupCommand <-> RenderTexture <-> 幀緩衝
2. 幀緩衝的邏輯緩衝區：
   1. 顏色
   2. 深度
   3. 模板
3. 片段操作和測試：從片段着色器到幀緩衝
   1. 像素所有權測試
   2. 裁剪測試
   3. 模板測試：裁剪、光照陰影
   4. 深度測試：遮擋

                                   第11章 多分辨率支持

1. 資源分辨率，設計分辨率，應用分辨率
2. 5種縮放策略：
   1. EXACT_FIT（非等比）
   2. NO_BORDER
   3. SHOW_ALL
   4. FIXED_HEIGHT
   5. FIXED_WIDTH
3. 不要寫死絕對座標，而是根據visibleSize自適應
4. 設置資源縮放因子，程序中提供一套不同分辨率的資源，使用不同的搜索路徑

第12章 事件分發

1. 事件分發模型：訂閱者模式，事件分發者，訂閱者，好處：解耦合
2. 訂閱時可指定關聯Node或優先級，對於多個訂閱者，分發的順序：
   1. 優先級小於0的訂閱者
   2. Node繪製的順序
   3. 優先級大於0的訂閱者
3. 多點觸摸 EventListenerTouchAllAtOnce 單點觸摸 EventListenerTouchOneByOne
   1. 飛機移動例子：指定關聯到fighter，再實現began和move事件的處理函數
4. setSwallowTouches可以阻止一個觸摸點向後面的訂閱者繼續分發

                                   第13章 字體的故事

1. 輪廓字的發展：PostScript(Adobe) -> Type 1(Adobe) -> TrueType(Apple, MS) -> FreeType(iOS, Android，cocos支持)
2. Label的創建
   1. createWithTTF：輪廓字，效率稍低
   2. createWithBMFont：點陣字，通過紋理生成，效率高，但不支持所有中文
3. Label的特效：陰影，描邊，發光

                                   第14章 動畫系統

1. 動畫系統基於線性插值
2. Action，MoveTo, Sequence, Spwan, Repeat
3. 加速是通過dt * speed（基於時間片而不是幀率）
4. 收到傷害時閃白的實現：在動畫開始時使用自定義的着色器

                                   第15章 碰撞及物理引擎

1. Box2D和Chipmunk2D（cocos使用）
2. 碰撞檢測基於剛體，剛體有自己的範圍

                                   第16、17章 運行時對象數據模型、Genius-x開源框架

1. Entity Component System：以屬性爲中心的架構風格
2. 代表：genius-x，cocos creator

                                   第18章 腳本

1. lua使用虛擬棧和C傳遞值
2. cocos 3.0使用bindings-generator來生成綁定代碼，基於tolua++，比原來的tolua更方便