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本文轉載自微信公眾號「菜鳥小棧」，作者文弱書生陳皮皮 。轉載本文請聯(lián)系菜鳥小棧公眾號。
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前言
本文基于 Cocos Creator 2.4.3 撰寫。
Ready
不知道你有沒有想過，假如把游戲世界比作一輛汽車，那么這輛“汽車”是如何啟動，又是如何持續(xù)運轉的呢?
如題，本文的內容主要為 Cocos Creator 引擎的啟動流程和主循環(huán)。
而在主循環(huán)的內容中還會涉及到：組件的生命周期和計時器、緩動系統(tǒng)、動畫系統(tǒng)和物理系統(tǒng)等...
本文會在宏觀上為大家解讀主循環(huán)與各個模塊之間的關系，對于各個模塊也會簡單介紹，但不會深入到模塊的具體實現(xiàn)。
畢竟如果要把每個模塊都“摸”一遍，那這篇文章怕是寫不完了。
Let's Go!
希望大家看完這篇文章之后能夠更加了解 Cocos Creator 引擎。
同時也希望本文可以起到「領進門」的作用，大家一起加油呀~
另外《源碼解讀》系列(應該)會持續(xù)更新，如果你想要皮皮來解讀解讀引擎的某個模塊，也歡迎留言告訴我，我...我考慮下哈哈哈~
正文
啟動流程
index.html
對于 Web 平臺來說 index.html 文件就是程序的起點。
在默認的 index.html 文件中，定義了游戲啟動頁面的布局，加載了 main.js 文件，并且還有一段立即執(zhí)行的代碼。
這里截取 main.js 文件中一部分比較關鍵的代碼：
- // 加載引擎腳本
- loadScript(debug ? 'cocos2d-js.js' : 'cocos2d-js-min.ec334.js', function () {
- // 是否開啟了物理系統(tǒng)？
- if (CC_PHYSICS_BUILTIN || CC_PHYSICS_CANNON) {
- // 加載物理系統(tǒng)腳本并啟動引擎
- loadScript(debug ? 'physics.js' : 'physics-min.js', window.boot);
- } else {
- // 啟動引擎
- window.boot();
- }
- });
上面這段代碼主要用于加載引擎腳本和物理系統(tǒng)腳本，腳本加載完成之后就會調用 main.js 中定義的 window.boot 函數(shù)。
原生平臺
對于原生平臺，會在 {項目目錄}build\jsb-link\frameworks\runtime-src\Classes\AppDelegate.cpp 文件的 applicationDidFinishLaunching 函數(shù)中加載 main.js 文件。
——來自渡鴉大佬的補充
代碼壓縮
腳本文件名中帶有 -min 字樣(如 index.min.js)一般代表著這個文件內的代碼是被壓縮過的。
壓縮代碼可以節(jié)省代碼文件所占用的空間，加快文件加載速度，減少流量消耗，但同時也讓代碼失去了可閱讀性，不利于調試。
所以開啟調試模式后會直接使用未經(jīng)過壓縮的代碼文件，便于開發(fā)調試和定位錯誤。
main.js
boot
對于不同平臺 main.js 的內容也有些許差異，這里我們忽略差異部分，只關注其中關鍵的共同行為。
關于 main.js 文件的內容基本上就是定義了 window.boot 函數(shù)。
對于非 Web 平臺，會在定義完之后直接就調用 window.boot 函數(shù)，所以 main.js 就是他們的起點。
而 window.boot 函數(shù)內部有以下關鍵行為：
- 定義 onStart 函數(shù)：主要用于加載啟動場景
- cc.assetManager.init(...)：初始化 AssetManager
- cc.assetManager.loadScript(...)：加載 src 目錄下的插件腳本
- cc.assetManager.loadBundle(...)：加載項目中的 bundle
- cc.game.run(...)：啟動引擎
這部分的代碼就不貼了，小伙伴們可以看看自己的項目構建后的 main.js 文件。
cc.game
cc.game 對象是 cc.Game 類的一個實例，cc.game 包含了游戲主體信息并負責驅動游戲。
說人話，cc.game 對象就是管理引擎生命周期的模塊，啟動、暫停和重啟等操作都需要用到它。
[源碼] CCGame.js: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCGame.js
run
cc.game.run 函數(shù)內指定了引擎配置和 onStart 回調并觸發(fā) cc.game.prepare() 函數(shù)。
源碼節(jié)選：
函數(shù)：cc.game.run
- run: function (config, onStart) {
- // 指定引擎配置
- this._initConfig(config);
- this.onStart = onStart;
- this.prepare(game.onStart && game.onStart.bind(game));
- }
[源碼] CCGame.js#L491: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCGame.js#L491
prepare
cc.game.prepare 函數(shù)內主要在項目預覽時快速編譯項目代碼并調用 _prepareFinished 函數(shù)。
源碼節(jié)選：
函數(shù)：cc.game.prepare
- prepare(cb) {
- // 已經(jīng)準備過則跳過
- if (this._prepared) {
- if (cb) cb();
- return;
- }
- // 加載預覽項目代碼
- this._loadPreviewScript(() => {
- this._prepareFinished(cb);
- });
- }
[源碼] CCGame.js#L472: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCGame.js#L472
快速編譯
對于快速編譯的細節(jié)，可以在項目預覽時打開瀏覽器的開發(fā)者工具，在 Sources 欄中搜索(Ctrl + P) __quick_compile_project__ 即可找到 __quick_compile_project__.js 文件。
_prepareFinished
cc.game._prepareFinished() 函數(shù)的作用主要為初始化引擎、設置幀率計時器和初始化內建資源(effect 資源和 material 資源)。
當內建資源加載完成后就會調用 cc.game._runMainLoop() 啟動引擎主循環(huán)。
源碼節(jié)選：
函數(shù)：cc.game._prepareFinished
- _prepareFinished(cb) {
- // 初始化引擎
- this._initEngine();
- // 設置幀率計時器
- this._setAnimFrame();
- // 初始化內建資源（加載內置的 effect 和 material 資源）
- cc.assetManager.builtins.init(() => {
- // 打印引擎版本到控制臺
- console.log('Cocos Creator v' + cc.ENGINE_VERSION);
- this._prepared = true;
- // 啟動 mainLoop
- this._runMainLoop();
- // 發(fā)射 ‘game_inited’ 事件（代表引擎已初始化完成）
- this.emit(this.EVENT_GAME_INITED);
- // 調用 main.js 中定義的 onStart 函數(shù)
- if (cb) cb();
- });
- }
[源碼] CCGame.js#L387: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCGame.js#L387
_setAnimFrame
對于 _prepareFinished 函數(shù)內調用的 _setAnimFrame 函數(shù)這里必須提一下。
cc.game._setAnimFrame 函數(shù)內部對不同的游戲幀率做了適配。
另外還對 window.requestAnimationFrame 函數(shù)做了兼容性封裝，用于兼容不同的瀏覽器環(huán)境，具體的我們下面再說。
這里就不貼 _setAnimFrame 函數(shù)的代碼了，有需要的小伙伴可自行查閱。
[源碼] CCGame.js#L564: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCGame.js#L564
_runMainLoop
cc.game._runMainLoop 函數(shù)的名字取得很簡單直接，攤牌了它就是用來運行 mainLoop 函數(shù)的。
源碼節(jié)選：
函數(shù)：cc.game._runMainLoop
- _runMainLoop: function () {
- if (CC_EDITOR) return;
- if (!this._prepared) return;
- // 定義局部變量
- var self = this, callback, config = self.config,
- director = cc.director,
- skip = true, frameRate = config.frameRate;
- // 展示或隱藏性能統(tǒng)計
- debug.setDisplayStats(config.showFPS);
- // 設置幀回調
- callback = function (now) {
- if (!self._paused) {
- // 循環(huán)調用回調
- self._intervalId = window.requestAnimFrame(callback);
- if (!CC_JSB && !CC_RUNTIME && frameRate === 30) {
- if (skip = !skip) return;
- }
- // 調用 mainLoop
- director.mainLoop(now);
- }
- };
- // 將在下一幀開始循環(huán)回調
- self._intervalId = window.requestAnimFrame(callback);
- self._paused = false;
- }
[源碼] CCGame.js#L612: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCGame.js#L612
通過以上代碼我們可以得知，_runMainLoop 函數(shù)主要通過 window.requestAnimFrame 函數(shù)來實現(xiàn)循環(huán)調用 mainLoop 函數(shù)。
requestAnimFrame
window.requestAnimFrame 函數(shù)就是我們上面說到的 _setAnimFrame 函數(shù)內部對于 window.requestAnimationFrame 函數(shù)的兼容性封裝。
對前端不太熟悉的小伙伴可能會有疑問，window.requestAnimationFrame 又是啥，是用來干嘛的，又是如何運行的?
requestAnimationFrame
簡單來說，window.requestAnimationFrame 函數(shù)用于向瀏覽器請求進行一次重繪(repaint)，并在重繪之前調用指定的回調函數(shù)。
window.requestAnimationFrame 函數(shù)接收一個回調作為參數(shù)并返回一個整數(shù)作為唯一標識，瀏覽器將會在下一個重繪之前執(zhí)行這個回調;并且執(zhí)行回調時會傳入一個參數(shù)，參數(shù)的值與 performance.now() 返回的值相等。
Performance.now()
performance.now() 的返回值可以簡單理解為瀏覽器窗口的運行時長，即從打開窗口到當前時刻的時間差。
[MDN] Performance.now(): https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Performance/now
回調函數(shù)的執(zhí)行次數(shù)通常與瀏覽器屏幕刷新次數(shù)相匹配，也就是說，對于刷新率為 60Hz 的顯示器，瀏覽器會在一秒內執(zhí)行 60 次回調函數(shù)。
對于 window.requestAnimationFrame 函數(shù)的說明到此為止，如果想要了解更多信息請自行檢索。
[MDN] window.requestAnimationFrame: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Window/requestAnimationFrame
小結
畫一張圖來對引擎的啟動流程做一個小小的總結叭~
主循環(huán)
經(jīng)歷了一番波折后，終于來到了最期待的引擎主循環(huán)部分，話不多說，我們繼續(xù)!
cc.director
cc.director 對象是導演類 cc.Director 的實例，引擎通主要過 cc.director 對象來管理游戲的邏輯流程。
[源碼] CCDirector.js: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCDirector.js
mainLoop
cc.director.mainLoop 函數(shù)可能是引擎中最關鍵的邏輯之一了，包含的內容很多也很關鍵。
現(xiàn)在讓我們進入 mainLoop 函數(shù)內部來一探究竟吧!
源碼節(jié)選：
函數(shù)：cc.Director.prototype.mainLoop
這里我選擇性剔除掉了函數(shù)中的一些代碼，還加了點注釋。
- mainLoop: function(now) {
- // 計算“全局”增量時間（DeltaTime）
- // 也就是距離上一次調用 mainLoop 的時間間隔
- this.calculateDeltaTime(now);
- // 游戲沒有暫停則進行更新
- if (!this._paused) {
- // 發(fā)射 'director_before_update' 事件
- this.emit(cc.Director.EVENT_BEFORE_UPDATE);
- // 調用新增的組件（已啟用）的 start 函數(shù)
- this._compScheduler.startPhase();
- // 調用所有組件（已啟用）的 update 函數(shù)
- this._compScheduler.updatePhase(this._deltaTime);
- // 更新調度器（cc.Scheduler）
- this._scheduler.update(this._deltaTime);
- // 調用所有組件（已啟用）的 lateUpdate 函數(shù)
- this._compScheduler.lateUpdatePhase(this._deltaTime);
- // 發(fā)射 'director_after_update' 事件
- this.emit(cc.Director.EVENT_AFTER_UPDATE);
- // 銷毀最近被移除的實體（節(jié)點）
- Obj._deferredDestroy();
- }
- // 發(fā)射 'director_before_draw' 事件
- this.emit(cc.Director.EVENT_BEFORE_DRAW);
- // 渲染游戲場景
- renderer.render(this._scene, this._deltaTime);
- // 發(fā)射 'director_after_draw' 事件
- this.emit(cc.Director.EVENT_AFTER_DRAW);
- // 更新事件管理器的事件監(jiān)聽（cc.eventManager 已被廢棄）
- eventManager.frameUpdateListeners();
- // 累加游戲運行的總幀數(shù)
- this._totalFrames++;
- }
[源碼] CCDirector.js#L843: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCDirector.js#L843
接下來我們來對主循環(huán)中的關鍵點一一進行分解。
ComponentScheduler
cc.director 對象中的 _compScheduler屬性 是 ComponentScheduler 類的實例。
大多數(shù)小伙伴可能對于 ComponentScheduler 這個類沒有什么印象，我來簡單解釋一下。
將 ComponentScheduler 的名字直譯過來就是“組件調度器”，從名字上就可以看出，這個類是用來調度組件的。
說人話，ComponentScheduler 類是用來集中調度(管理)游戲場景中所有組件(cc.Component)的生命周期的。
文字不夠直觀，看完下面這張圖大概就懂了：
[源碼] component-scheduler.js: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/component-scheduler.js
startPhase
mainLoop 函數(shù)代碼片段：
- // 調用上一幀新增（且已啟用）的組件的 start 函數(shù)
- this._compScheduler.startPhase();
組件的 start 回調函數(shù)會在組件第一次激活前，也就是第一次執(zhí)行 update 之前觸發(fā)。
在組件的一生中 start 回調只會被觸發(fā)一次。
而 start 則會等到下一次主循環(huán) mainLoop() 時才觸發(fā)。
知識補充
生命周期中的 onLoad 和 onEnable 是由 NodeActivator 類的來管理的：
- onLoad 在節(jié)點首次激活時觸發(fā)
- onEnable 在組件每次被啟用時都會觸發(fā)
NodeActivator
NodeActivator 類主要用于激活和反激活節(jié)點以及節(jié)點身上的組件。
cc.director 對象中就擁有一個實例 _nodeActivator。如激活節(jié)點時會調用 cc.director._nodeActivator.activateNode(this, value);。
[源碼] node-activator.js: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/node-activator.js
updatePhase
mainLoop 函數(shù)代碼片段：
- // 調用所有（已啟用）組件的 update 函數(shù)
- this._compScheduler.updatePhase(deltaTime);
組件的 update 回調每一幀都會被觸發(fā)一次。
lateUpdatePhase
mainLoop 函數(shù)代碼片段：
- // 調用所有組件（已啟用）的 lateUpdate 函數(shù)
- this._compScheduler.lateUpdatePhase(deltaTime);
組件的 lateUpdate 回調會在「組件 update 回調執(zhí)行后、調度器(cc.Scheduler)更新后」被觸發(fā)。
調度器(cc.Scheduler)的更新內容包括緩動、動畫和物理等，這一點下面會展開。
ParticleSystem
BTW，粒子系統(tǒng)組件(cc.ParticleSystem)就是在 lateUpdate 回調函數(shù)中進行更新的。
[源碼] CCParticleSystem.js#L923: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/particle/CCParticleSystem.js#L923
一個建議
請謹慎使用 update 和 lateUpdate 回調，因為它們每一幀都會被觸發(fā)，如果 update 或 lateUpdate 內的邏輯過多，就會使得每一幀的執(zhí)行時間(即幀時間 Frame time)都變長，導致游戲運行幀數(shù)降低或出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。
注意：這個建議不是不讓你用，該用還得用，只是不要濫用，不要啥玩意都往里邊塞~
Scheduler
cc.director 對象的 _scheduler 屬性是 cc.Scheduler 類的一個實例。
cc.Scheduler 是負責觸發(fā)回調函數(shù)的類。
[源碼] Scheduler.js: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/Scheduler.js
mainLoop 函數(shù)代碼片段：
你絕對猜不到下面這一行看起來如此平平無奇的代碼執(zhí)行之后會發(fā)生什么。
- // 更新調度器（cc.Scheduler 類實例）
- this._scheduler.update(this._deltaTime);
cc.director.mainLoop 函數(shù)中使用調度器 _scheduler 的 update 函數(shù)來分發(fā) update，在調度器內部會根據(jù)優(yōu)先級先后觸發(fā)各個系統(tǒng)模塊和組件計時器的更新。
系統(tǒng)模塊
調度器的更新會先觸發(fā)以下系統(tǒng)模塊的更新：
- ActionManager
- AnimationManager
- CollisionManager
- PhysicsManager
- Physics3DManager
- InputManager
以上這些模塊都以 cc.director._scheduler.scheduleUpdate() 的方式注冊到調度器上，因為這些模塊每一幀都需要進行更新。
除了 InputManager 以外的模塊的優(yōu)先級都為 cc.Scheduler.PRIORITY_SYSTEM，也就是「系統(tǒng)優(yōu)先級」，會優(yōu)先被觸發(fā)。
ActionManager
ActionManager 即動作管理器，用于管理游戲中的所有動作，也就是緩動系統(tǒng) Action 和 Tween(其實它們本質上是同一種東西)。
[源碼] CCActionManager.js: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/actions/CCActionManager.js
AnimationManager
AnimationManager 即動畫管理器，用于管理游戲中的所有動畫，驅動節(jié)點上的 Animation 組件播放動畫。
[源碼] animation-manager.js: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/animation/animation-manager.js
CollisionManager
CollisionManager 即碰撞組件管理器，用于處理節(jié)點之間的碰撞組件是否產(chǎn)生了碰撞，并調用相應回調函數(shù)。
[源碼] CCCollisionManager.js: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/collider/CCCollisionManager.js
PhysicsManager
PhysicsManager 即物理系統(tǒng)管理器，內部以 Box2D 作為 2D 物理引擎，加以封裝并開放部分常用的接口。同時 PhysicsManager 還負責管理碰撞信息的分發(fā)。
[源碼] CCPhysicsManager.js: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/physics/CCPhysicsManager.js
Physics3DManager
Physics3DManager 即3D 物理系統(tǒng)管理器，Cocos Creator 中的 3D 物理引擎有 Cannon.js 和 Builtin 可選，Physics3DManager 給它們封裝了統(tǒng)一的常用接口。
[源碼] physics-manager.ts: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/3d/physics/framework/physics-manager.ts
InputManager
InputManager 即輸入事件管理器，用于管理所有輸入事件。開發(fā)者主動啟用加速度計(Accelerometer)之后，引擎會定時通過 InputManager 發(fā)送 cc.SystemEvent.EventType.DEVICEMOTION 事件(默認間隔為 0.2 秒)。
[源碼] CCInputManager.js: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d\core\platform\CCInputManager.js
組件計時器
相信大多數(shù)小伙伴都使用過組件的 schedule 和 scheduleOnce 函數(shù)，主要用來延遲或重復執(zhí)行指定的函數(shù)。
實際上，cc.Component 的 schedule 函數(shù)依賴的也是 cc.Scheduler 類，具體使用的也是 cc.director 對象中的 _scheduler 實例。
組件的 schedule 函數(shù)在 cc.director._scheduler.schedule 函數(shù)之外加了一層封裝，「以組件自身作為 target，這樣一來組件內的定時任務就與組件生命周期綁定，當組件被銷毀時定時任務也會被移除?！?/p>
而 scheduleOnce 函數(shù)則是在組件的 schedule 接口之外又加了一層簡單的封裝，寫死只會在指定時間后執(zhí)行一次。
[源碼] CCComponent.js#L555: https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/components/CCComponent.js#L555
[文檔] 使用計時器: http://docs.cocos.com/creator/manual/zh/scripting/scheduler.html
setTimeout & setInterval
另外我還注意到，有不少小伙伴還不是很清楚組件的計時器和 setTimeout、setInterval 之間的區(qū)別和用法，那就趁這個機會簡單講一下吧~
首先，setTimeout 和 setInterval 函數(shù)都是由瀏覽器或 Node.js 這類 runtime 所提供的接口。
setTimeout 函數(shù)用于設置一個定時器，該定時器在定時器到期后執(zhí)行一個函數(shù)或指定的一段代碼。
setInterval 函數(shù)用于重復調用一個函數(shù)或執(zhí)行一個代碼段，在每次調用之間具有固定的時間延遲。
知識補充
在瀏覽器中 setTimeout 和 setInterval 函數(shù)的最小延時(間隔)是 4ms。
如果是未激活(處于后臺)的標簽頁(tab)，最小延時(間隔)則加長到 1000ms。
舉個栗子
假如我在當前標簽頁設置了一個每 500ms 輸出一個 log 的定時器，當我切換到別的標簽頁之后，那么這個定時器就會變成每 1000ms 才輸出一個 log。
像這樣(可以自己跑跑看)：
- setInterval(() => {
- console.log(Date.now());
- }, 500);
- // 模擬輸出
- // 標簽頁在前臺
- // 1604373521000
- // 1604373521500
- // 1604373522000
- // 切換到別的標簽頁后
- // 1604373523000
- // 1604373524000
- // 1604373525000
區(qū)別 & 用法
組件的計時器依賴于引擎的 mainLoop() 和組件自身，如果引擎被暫停，那么組件的計時器也會被暫停，如果組件或組件所在的節(jié)點被銷毀了，那么計時器也會失效。
setTimeout() 和 setInterval() 都依賴于當前所處的 window 對象，也就是說只要當前瀏覽器標簽頁不關閉，setTimeout() 和 setInterval() 都還是會執(zhí)行的。
當你需要在組件內部定時或重復執(zhí)行某一函數(shù)或操作某個節(jié)點，那么可以使用組件的計時器。
讓我們想象一個場景：
在當前場景中的某個腳本內使用 setInterval() 來重復移動場景中的某個節(jié)點，當我們切換場景后會發(fā)生什么?
當定時器再次調用回調嘗試移動節(jié)點的時候，會無法找到目標節(jié)點而報錯，因為節(jié)點已經(jīng)跟著之前的場景一起被銷毀了，而定時器還在繼續(xù)執(zhí)行。
這種情況下使用組件的計時器就不會有這種問題，因為計時器會隨著組件的銷毀而被清除。
而當我們需要執(zhí)行一些與游戲場景沒有關聯(lián)的事情的時候，就可以考慮使用 setTimeout() 或 setInterval()。
當然能用組件計時器的話最好還是用組件計時器啦~
小結
同樣也畫一張圖來小小總結一下 Scheduler。
總結
關于引擎的啟動流程和主循環(huán)就解讀到這里啦。
如果有遺漏或錯誤的地方，也歡迎大家提出來，畢竟熬夜寫文章精神恍惚漏了也是情有可原的對吧哈哈哈~
最后的最后，再畫一張圖來做一個最后的總結~
逐漸愛上畫圖~
當前文章：Cocos Creator 源碼解讀：引擎啟動與主循環(huán)
網(wǎng)頁鏈接：http://www.5511xx.com/article/cdhpsos.html
