Cocos2dx記憶體管理、優化減少記憶體和多執行緒方面的問題
Cocos2d-x中的引用計數（Reference Count）和自動釋放池（AutoReleasePool）
引用計數
引用計數是c/c++專案中一種古老的記憶體管理方式。當我8年前在研究一款名叫TCPMP的開源專案的時候，引用計數就已經有了。
iOS SDK把這項計數封裝到了NSAutoreleasePool中。所以我們也在Cocos2d-x中克隆了一套CCAutoreleasePool。兩者的用法基本上一樣，所以假如你沒有涉及過ios開發，你可以看看蘋果官方文件NSAutoreleasePool Class Reference。
CCAutoreleasePool
Cocos2d-x的CCAutoreleasePool和cocoa的NSAutoreleasePool有相同的概念和API，但是有兩點比較重要的不同：
1. CCAutoreleasePool不能被開發者自己建立。Cocos2d-x會為我們每一個遊戲建立一個自動釋放池例項物件，遊戲開發者不能新建自動釋放池，僅僅需要專注於release/retain cocos2d::CCObject的物件。
2. CCAutoreleasePool不能被用在多執行緒中，所以假如你遊戲需要網路執行緒，請僅僅在網路執行緒中接收資料，改變狀態標誌，不要這個執行緒裡面呼叫cocos2d介面。下面就是原因：
CCAutoreleasePool的邏輯是，當你呼叫object->autorelease()，object就被放到自動釋放池中。自動釋放池能夠幫助你保持這個object的生命週期，直到當前訊息迴圈的結束。在這個訊息迴圈的最後，假如這個object沒有被其他類或容器retain過，那麼它將自動釋放掉。例如，layer->addChild(sprite)，這個sprite增加到這個layer的子節點列表中，他的宣告週期就會持續到這個layer釋放的時候，而不會在當前訊息迴圈的最後被釋放掉。這就是為什麼你不能在網路線層中管理CCObject生命週期，因為在每一個UI執行緒的最後，自動釋放物件將會被刪除，所以當你呼叫這些被刪掉的物件的時候，你就會遇到crash。
CCObject::release(), retain() and autorelease()
簡而言之，這隻有兩種情況你需要呼叫release（）方法
1. 你new一個cocos2d::CCObject子類的物件，例如CCSprite，CCLayer等。
2. 你得到cocos2d::CCObject子類物件的指標，然後在你的程式碼中呼叫過retain方法。
下面例子就是不需要呼叫retain和release方法：
CCSprite* sprite = CCSprite::create("player.png");
這裡就沒有更多的程式碼用於sprite了。但是請注意sripte->autorelease()已經在CCSprite::create(const char*)方法中被呼叫了，因此這個sprite將在訊息迴圈的最後自動釋放掉。
一個錯誤的例子
一個開發者報告了一個使用CCArray 並導致crash的例子
bool HelloWorld::init()
{
bool bRet = false;
do
{
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// super init first
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
CC_BREAK_IF(! CCLayer::init());
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// add your codes below...
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
CCSprite* bomb1 = CCSprite::create("CloseNormal.png");
CCSprite* bomb2 = CCSprite::create("CloseNormal.png");
CCSprite* bomb3 = CCSprite::create("CloseNormal.png");
CCSprite* bomb4 = CCSprite::create("CloseNormal.png");
CCSprite* bomb5 = CCSprite::create("CloseNormal.png");
CCSprite* bomb6 = CCSprite::create("CloseNormal.png");
addChild(bomb1,1);
addChild(bomb2,1);
addChild(bomb3,1);
addChild(bomb4,1);
addChild(bomb5,1);
addChild(bomb6,1);
m_pBombsDisplayed = CCArray::create(bomb1,bomb2,bomb3,bomb4,bomb5,bomb6,NULL);
//m_pBombsDisplayed 是在標頭檔案中被定義為一個 protected 變數.
// <--- 我們應該新增在這裡m_pBombsDisplayed->retain()方法來防止在HelloWorld::refreshData()中crash。
this->scheduleUpdate();
bRet = true;
} while (0);
return bRet;
}
void HelloWorld::update(ccTime dt)
{
refreshData();
}
void HelloWorld::refreshData()
{
m_pBombsDisplayed->objectAtIndex(0)->setPosition(cpp(100,100));
}
他的錯誤是m_pBombsDisplayed是使用CCArray::create(…)建立的，這種建立方式是靜態構造方式，這個陣列被標記了autorelease。
所以這個陣列會在當前訊息迴圈的最後被CCAutoreleasePool釋放掉。
當後面的訊息迴圈呼叫HelloWorld::update(ccTime)的時候，m_pBombsDisplayed已經是一個野指標了，這就將引起崩潰。
為了修復這個崩潰情況，我們需要增加m_pBombsDisplayed->retain()在m_pBombsDisplayed =CCArray::create(…);之後，並且在 HelloWorld::~HelloWorld() 的解構函式中呼叫m_pBombsDisplayed->release()。
紋理快取（TextureCache）
簡介
紋理快取是將紋理快取起來方便之後的繪製工作。每一個快取的影象的大小，顏色和區域範圍都是可以被修改的。這些資訊都是儲存在記憶體中的，不用在每一次繪製的時候都發送給GPU。
CCTextureCache
Cocos2d通過呼叫CCTextureCache或者CCSpriteFrameCache來快取精靈的紋理。
當這個精靈呼叫CCTextureCache 或 CCSpriteFrameCache的方法的時候，cocos2dx將使用紋理快取來建立一個CCSprite。所以你可以預先將紋理載入到快取中，這樣你在場景中使用的時候就非常方便了。怎麼樣載入這些紋理就看你自己的想法。例如，你可以選擇非同步載入方式，這樣你就可以為loading場景增加一個進度條。
當你建立一個精靈，你一般會使用CCSprite::create(pszFileName)。假如你去看CCSprite::create(pszFileName)的實現方式，你將看到它將這個圖片增加到紋理快取中去了：
bool CCSprite::initWithFile(const char *pszFilename)
{
CCAssert(pszFilename != NULL, "Invalid filename for sprite");
CCTexture2D *pTexture = CCTextureCache::sharedTextureCache()->addImage(pszFilename);
if (pTexture)
{
CCRect rect = CCRectZero;
rect.size = pTexture->getContentSize();
return initWithTexture(pTexture, rect);
}
// don't release here.
// when load texture failed, it's better to get a "transparent" sprite than a crashed program
// this->release();
returnfalse;
}
上面程式碼顯示一個單例在控制載入紋理。一旦這個紋理被載入了，在下一時刻就會返回之前載入的紋理引用，並且減少載入的時候瞬間增加的記憶體。（詳細API請看CCTextureCache API）
使用快取的原因就是減少記憶體，因為當你使用一個圖片建立一個精靈的時候，如果這個圖片不在快取中，那麼就會將他載入到快取中，當你需要用相同的圖片來新建精靈的時候，就可以直接從快取中取得，而不用再去新分配一份記憶體空間。
值得注意的是清理的順序，應該先清理動畫快取，然後清理精靈幀，最後是紋理。按照引用層級由高到低，以保證保釋引用有效。
引擎會在裝置出現記憶體警告時自動清理快取，但是這顯然在很多情況下已經為時已晚了。一般情況下，我們應該在切換場景時清理快取中的無用紋理，因為不同場景間使用的紋理不同的。如果確實存在著共享的紋理，將其加入一個標記陣列來保持其引用計數，以避免被清理。
void removeAnimationByName(const char *name); //移除一個指定的動畫
實際上，如果考慮到兩個場景間使用的動畫基本不會重複，可以直接清理整個動畫快取。
void removeUnusedSpriteFrames(); //清理無用快取
void removeUnusedTextures(); //清除不使用的紋理
如何優化記憶體使用
記憶體優化原理
為優化應用記憶體使用，開發人員首先應該知道什麼最耗應用記憶體，答案就是紋理！紋理幾乎會佔據90%應用記憶體。所以儘量最小化應用的紋理記憶體使用，否則應用很有可能會因為低記憶體而崩潰。本文介紹Cocos2d-x遊戲通用的兩條記憶體優化原理指導。
切勿過度優化
這是一個通用的優化規則。在優化過程中，應該做一些權衡取捨。因為有時候影象質量和影象記憶體使用是處於兩級的狀態。千萬不要過度優化！
記憶體優化水平
在此將ccos2d-x記憶體優化分為三個等級。每個等級都有不同的說明，策略也有點不一樣。
客戶端等級
這是最重要的的優化等級。因為我們要在Cocos2d-x引擎頂層編譯遊戲，引擎自身會提供一些優化選項。在這個等級我們可以進行大部分優化。簡而言之，我們可以優化紋理、音訊、字型及粒子的記憶體使用。
· 首先看紋理優化,為了優化紋理記憶體使用，必須知道什麼因素對紋理記憶體使用的影響最大。主要有3個因素會影響紋理記憶體，即紋理格式（壓縮還是非壓縮）、顏色深度和大小。我們可以使用PVR格式紋理減少記憶體使用。推薦紋理格式為pvr.ccz。紋理使用的每種顏色位數越多，影象質量越好，但是越耗記憶體。所以我們可以使用顏色深度為RGB4444的紋理代替RGB8888，這樣記憶體消耗會降低一半。此外超大的紋理也會導致記憶體相關問題。所以最好使用中等大小的紋理。
· 音訊優化,3個因素會影響音訊檔案的記憶體使用，即音訊檔案資料格式、位元率及取樣率。推薦使用MP3資料格式的音訊檔案，因為Android平臺和iOS平臺均支援MP3格式，此外MP3格式經過壓縮和硬體加速。背景音樂檔案大小應該低於800KB，最簡單的方法就是減少背景音樂時間然後重複播放。音訊檔案取樣率大約在96-128kbps為佳，位元率44kHz就夠了。
· 字型和粒子優化,在此有兩條小提示：使用BMFont字型顯示遊戲分數時，請儘可能使用最少數量的文字。例如只想要顯示單位數的數字，你可以移除所有字母。至於粒子，可以通過減少粒子數來降低記憶體使用。
引擎等級
如果你不是一個OpenGLES及遊戲引擎高手，可以略過這部分。因為Cocos2d-x是一個開源遊戲引擎，如果你在引擎等級中做了什麼優化，請告知我們！歡迎任何改進和程式碼。
C++語言等級
在這個等級中，建議是編寫無記憶體洩露程式碼。遵循Cocos2d-x內建的記憶體管理原則，儘量避免記憶體洩露。
提示和技巧
1. 一幀一幀載入遊戲資源
2. 減少繪製呼叫，使用“CCSpriteBatchNode”
3. 載入紋理時按照從大到小的順序
4. 避免高峰記憶體使用
5. 使用載入螢幕預載入遊戲資源
6. 需要時釋放空閒資源
7. 收到記憶體警告後釋放快取資源.
8. 使用紋理打包器優化紋理大小、格式、顏色深度等
9. 使用JPG格式要謹慎！
10. 請使用RGB4444顏色深度16位紋理
11. 請使用NPOT紋理，不要使用POT紋理
12. 避免載入超大紋理
13. 推薦1024*1024 NPOT pvr.ccz紋理集，而不要採用RAWPNG紋理
推薦閱讀
cocos2dx裡面，sprite本身不消耗多少記憶體，只是關聯的材質檔案消耗記憶體。假設有10個sprite關聯同一個材質，也不會有10倍消耗。
關於圖片佔用的材質記憶體，我覺得還有好幾種優化手段：
1、對於背景圖，因為不需要考慮透明問題。載入材質時可以使用 RGB565 格式（5位紅色，6位綠色，5位藍色），每一個畫素消耗的記憶體是16bit = 2byte。比預設的 RGBA8888 消耗的記憶體少一半。
2、大尺寸的圖可以適當縮小，顯示時拉伸放大。比如960x640的圖可以縮小為768x512，消耗的記憶體減少一半。
3、有些sprite不需要那麼多的色彩，可以用 RGBA4444 格式載入，一個畫素也只消耗2byte，減少一半。可以用 TexturePacker 這樣的工具處理原始 32bitpng 圖片，生成 RGBA4444 格式的材質檔案。
4、多個小圖合併到一起，做成 sprite sheet，可以顯著降低記憶體使用，效能也會好一點。
5、超大背景圖裁剪成多個小塊，需要顯示哪個區域才載入對應的塊。程式上覆雜不少，但總比記憶體不足崩潰掉好。
以上優化方法，我個人實踐下來效果還是很明顯的。
1。OpenGL一般都用2的N次方貼圖尺寸，所以製作貼圖時使它儘量接近2的N次方值，比如128＊128。如果有個切片組成的貼圖尺寸是130＊100，那就嘗試重新排布切片，使它控制在128＊128以內，這樣能減少一半記憶體。
2。可以使用小圖放大來貼，但我建議是對於背景圖這樣，對清晰度要求不高時，將尺寸按整數倍縮小貼圖，然後貼圖時採用Nearest臨近差值演算法，這樣效果可以接受，效率又高。
3。將切片合成貼圖時，要注意將使用時機和頻率相當的切片放在一起，這樣可以做到當前載入進記憶體的貼圖，都是使用頻率最高的。而當前不用的貼圖要及時釋放掉。遊戲玩家一般都可以接受等待進度條載入一些東西。
4。遊戲前期可以用模擬器測試，後期一定要真機＋Instruments測試，Xcode的Instruments功能很強，可以檢測Leak，OpenGL優化建議，Allocation等。
5。遊戲注意避免在logic迴圈或者render迴圈中反覆分配記憶體，造成惡性增長。
6。PNG要用PS針對Web壓縮一下，可以縮小檔案尺寸，雖然不會減少執行時記憶體分配，但可以減少貼圖載入的IO時間
記憶體管理
cocos2d::Vector<T>類只包含一個成員資料：
std::vector<T> _data;
_data的記憶體管理是由編譯器自動處理的，如果聲明瞭一個cocos2d::Vector<T>型別，就不必費心去釋放記憶體。 注意：使用現代的c++，本地儲存物件比堆儲存物件好。所以請不要用new操作來申請cocos2d::Vector<T>的堆物件，請使用棧物件。如果真心想動態分配堆cocos2d::Vector<T>，請將原始指標用智慧指標來覆蓋。 警告：cocos2d::Vector<T>並不是cocos2d::Object的子類，所以不要像使用其他cocos2d類一樣來用retain/release和引用計數記憶體管理。
最佳做法
· 考慮基於棧的cocos2d::Vector<T>優先用於基於堆的
· 當將cocos2d::Vector<T>作為引數傳遞時，將它宣告成常量引用：constcocos2d::Vector<T>&
· 返回值是cocos2d::Vector<T>時，直接返回值，這種情況下編譯器會優化成移動操作。
· 不要用任何沒有繼承cocos2d::Object的型別作為cocos2d::Vector<T>的資料型別。
cocos2d::Map<K,V>類只包含一個數據成員：
typedef std::unordered_map<K, V> RefMap;
RefMap _data;
_data的記憶體管理是由編譯器處理的，當在棧中宣告cocos2d::Map<K,V>物件時，無需費心釋放它佔用的記憶體。但是如果你是使用new操作來動態分配cocos2d::Map<K,V>的記憶體的話，就得用delete來釋放記憶體了，new[]操作也一樣。
注意：使用現代的c++，本地儲存物件比堆儲存物件好。所以請不要用new操作來分配cocos2d::Map<K,V>的堆物件，請使用棧物件。
如果真心想動態分配堆cocos2d::Map<K,V>，請將原始指標用智慧指標來覆蓋。
警告：cocos2d::Map<K,V>並不是cocos2d::Object的子類，所以不要像使用其他cocos2d類一樣來用retain/release和引用計數記憶體管理。
警告：cocos2d::Map<K,V>並沒有過載[]操作，不要用下標[i]來取cocos2d::Map<K,V>物件中的元素。
記憶體管理
cocos2d::Value的記憶體由它的解構函式來釋放，所以使用cocos2d::Value時請儘量用推薦的最佳做法。
cocos2d::Value包含下面的資料成員：
union
{
unsigned char byteVal;
int intVal;
float floatVal;
double doubleVal;
bool boolVal;
}_baseData;
std::string _strData;
ValueVector* _vectorData;
ValueMap* _mapData;
ValueMapIntKey* _intKeyMapData;
Type _type;
程式碼段中，_baseData, _strData和_type是由編譯器和它們的解構函式負責釋放記憶體的，而cocos2d::Value的解構函式則負責釋放指標成員（_vectorData, _mapData和intKeyMapData）。
注意：cocos2d::Value不能像其它cocos2d型別一樣使用retain/release和refcount記憶體管理
CCArray繼承至CCObject（CCObject主要是為了自動記憶體管理而建立的），並且提供了一系列介面