‎Cocos2d-x 学习笔记(25) 渲染 绘制 Render

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1. 从程序入口到渲染方法

一个Cocos2d-x项目流程中，在每一帧进行一次渲染，渲染的时机是在调度器update方法执行之后。所渲染的是当前的场景_runningScene，当前场景执行Scene::render()方法进行渲染。

在场景的渲染方法Scene::render()中，对UI树进行中序遍历，遍历到的元素执行其draw方法。对于Sprite，其draw方法是主要语句：

        _trianglesCommand.init(_globalZOrder,
                               _texture,
                               getGLProgramState(),
                               _blendFunc,
                               _polyInfo.triangles,
                               transform,
                               flags);

        renderer->addCommand(&_trianglesCommand);

Sprite有成员变量TrianglesCommand _trianglesCommand，这是该Sprite的渲染命令。渲染命令在初始化后被添加到对应的渲染队列中。最后执行Renderer::render()方法。

从程序入口到Renderer::render()方法与渲染相关流程如下：

2. Renderer::render()

Node的draw方法只是将该Node的渲染命令加入到队列中，渲染的执行由Renderer::render()方法进行。

Renderer类有两个重要成员变量，也是两个容器：

std::stack<int> _commandGroupStack;
std::vector<RenderQueue> _renderGroups;

_commandGroupStack是存储ID的栈。

_renderGroups是存储RenderQueue的容器，RenderQueue类实质是一个存储了5种渲染命令的容器：

std::vector<RenderCommand*> _commands[QUEUE_COUNT];

该容器是渲染命令的队列，队列里的命令分为5类分别存储，每类代表不同的含义：

    enum QUEUE_GROUP
    {
        /**Objects with globalZ smaller than 0.*/
        GLOBALZ_NEG = ,
        /**Opaque 3D objects with 0 globalZ.*/
        OPAQUE_3D = ,
        /**Transparent 3D objects with 0 globalZ.*/
        TRANSPARENT_3D = ,
        /**2D objects with 0 globalZ.*/
        GLOBALZ_ZERO = ,
        /**Objects with globalZ bigger than 0.*/
        GLOBALZ_POS = ,
        QUEUE_COUNT = ,
    };

Renderer::render()方法的执行需要渲染命令中的一些数据，对于Sprite，它的渲染命令是TrianglesCommand。

RenderCommand是TrianglesCommand的父类。RenderCommand有成员变量枚举Type，其定义如下：

    enum class Type
    {
        /** Reserved type.*/
        UNKNOWN_COMMAND,
        /** Quad command, used for draw quad.*/
        QUAD_COMMAND,
        /**Custom command, used for calling callback for rendering.*/
        CUSTOM_COMMAND,
        /**Batch command, used for draw batches in texture atlas.*/
        BATCH_COMMAND,
        /**Group command, which can group command in a tree hierarchy.*/
        GROUP_COMMAND,
        /**Mesh command, used to draw 3D meshes.*/
        MESH_COMMAND,
        /**Primitive command, used to draw primitives such as lines, points and triangles.*/
        PRIMITIVE_COMMAND,
        /**Triangles command, used to draw triangles.*/
        TRIANGLES_COMMAND
    };

TrianglesCommand的Type值是TRIANGLES_COMMAND。

在Sprite的draw方法中，TrianglesCommand类型的渲染命令通过init方法初始化。

该init方法首先调用父类RenderCommand的init方法设置3个变量：globalOrder, mv, flags。

之后将参数triangles赋给成员_triangles，这是一个结构体，其组成如下：

    struct Triangles
    {
        /**Vertex data pointer.*/
        V3F_C4B_T2F* verts;
        /**Index data pointer.*/
        unsigned short* indices;
        /**The number of vertices.*/
        int vertCount;
        /**The number of indices.*/
        int indexCount;
    };

包括所有顶点数据容器、索引数据容器、顶点个数、索引个数。顶点数据使用V3F_C4B_T2F结构体存储。

接下来设置矩阵_mv、_textureID 、_blendType、_glProgramState。这里的_textureID是由参数纹理执行getName方法得到的。

init方法最后执行generateMaterialID()方法生成材质ID。该方法是通过四个变量_textureID、_blendType.src、_blendType.dst、_glProgramState，计算哈希值作为材质ID（变量_materialID）。也就是说，当两个渲染命令的四个变量完全一致时，两个渲染命令（两个Sprite）的材质才算是相同的。

Renderer::render()内的执行流程大致如下：

Renderer::render()方法对_renderGroups里的每个渲染队列执行sort方法排序，对每个队列中的TRANSPARENT_3D类型的渲染命令按Depth从小到大进行排序，对GZOrder小于0的渲染命令、GZOrder大于0的渲染命令按ZOrder从小到大进行排序。此时没有对GZOrder等于0的渲染命令排序，因为这些渲染命令的添加是按照所属的Node的LocalZOrder顺序添加的，即已经排好序，无需再次排序。

排序后执行visitRenderQueue(_renderGroups[0])，该方法是按队列里命令分类的顺序，依次对每个分类的每个命令执行processRenderCommand方法。

processRenderCommand方法里会对参数命令的Type进行判断。对于Sprite的TrianglesCommand命令，当VBO的buffer已满时，会触发drawBatchedTriangles方法；当没满时，命令会存入到Renderer容器vector<TrianglesCommand*> _queuedTriangleCommands中。

刚才讲到visitRenderQueue()方法对队列里的每个命令执行processRenderCommand()方法，主要是遍历队列内的每个分类，把命令加到容器中。在当前分类的命令都被遍历之后，执行flush()方法，该方法主要是调用了drawBatchedTriangles()方法。

drawBatchedTriangles()方法对存储命令的容器进行遍历，对每个命令的操作可分为四个步骤：

装载

每个命令执行fillVerticesAndIndices方法，填充Renderer的顶点容器_verts和索引容器_indices，具体做法是：将命令的顶点坐标转为该顶点的世界坐标，再存入到_verts中，再将命令的索引存入到_indices中，最后修改（增加）_filledVertex和_filledIndex的值。

接下来，判断批量渲染的条件是否成立，主要是比较当前命令材质ID和上个命令材质ID。如果可以进行批量绘制，把当前命令的信息加入到容器数组_triBatchesToDraw[]中，下标为上次操作的容器下标。该容器大致介绍如下：

TriBatchToDraw* _triBatchesToDraw;

// Internal structure that has the information for the batches
struct TriBatchToDraw {
    TrianglesCommand* cmd;  // needed for the Material
    GLsizei indicesToDraw;
    GLsizei offset;
};

如果该命令不能进行批量绘制，则让容器数组下标加1，新容器存储当前命令的信息。

顶点和索引复制到GL缓存

很简单。_verts和_indices内的数据被复制到GL对象的缓存里。

绘制

绘制的参数是装载步骤时的TriBatchToDraw内的信息。每个TriBatchToDraw进行一次绘制，也导致了每次绘制时DrawCall的值加1。

清理

很简单，就不介绍了。

以上就是渲染的全流程解析。可以总结出，渲染是在每帧结束前进行的；渲染之前是把每帧的所有元素的绘制用命令统一进行存储，在渲染时读取这些命令，进行绘制；渲染时还会进行批量绘制的判断，这能有效降低DrawCall值。

有关降低DrawCall值的学习在这篇文章里：Cocos2d-x 学习笔记(26) 从源码学习 DrawCall 的降低方法

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