资源释放

文:Santy-Wang、Xunyi

Asset Manager 中提供了资源释放模块,用于管理资源的释放。

在资源加载完成后,会被临时缓存到 assetManager 中,以便下次复用。但是这也会造成内存和显存的持续增长,所以有些资源如果不需要用到,可以通过 自动释放 或者 手动释放 的方式进行释放。释放资源将会销毁资源的所有内部属性,比如渲染层的相关数据,并移出缓存,从而释放内存和显存(对纹理而言)。

首先最为重要的一点就是:资源之间是互相依赖的。

比如下图,Prefab 资源中的 Node 包含 Sprite 组件,Sprite 组件依赖于 SpriteFrame,SpriteFrame 资源依赖于 Texture 资源,而 Prefab,SpriteFrame 和 Texture 资源都被 assetManager 缓存起来了。这样做的好处是,有可能有另一个 SpriteAtlas 资源依赖于同样的一个 SpriteFrame 和 Texture,那么当你手动加载这个 SpriteAtlas 的时候,就不需要再重新请求贴图资源了,cc.assetManager 会自动使用缓存中的资源。

自动释放

场景的自动释放可以直接在编辑器中设置。在 资源管理器 选中场景后,属性检查器 中会出现 自动释放资源 选项。

自动释放

勾选后,点击右上方的 应用 按钮,之后在切换该场景时便会自动释放该场景所有的依赖资源。建议场景尽量都勾选自动释放选项,以确保内存占用较低,除了部分高频使用的场景(例如主场景)。

另外,所有 Asset 实例都拥有成员函数 Asset.addRefAsset.decRef,分别用于增加和减少引用计数。一旦引用计数为零,Creator 会对资源进行自动释放(需要先通过释放检查,具体可参考下部分内容的介绍)

start () {
    resources.load('images/background', Texture2D, (err, texture) => {
        this.texture = texture;
        // 当需要使用资源时,增加其引用
        texture.addRef();
        // ...
    });
}

onDestroy () {
    // 当不需要使用资源时,减少引用
    // Creator 会在调用 decRef 后尝试对其进行自动释放
    this.texture.decRef();
}

自动释放的优势在于不用显式地调用释放接口,开发者只需要维护好资源的引用计数,Creator 会根据引用计数自动进行释放。这大大降低了错误释放资源的可能性,并且开发者不需要了解资源之间复杂的引用关系。对于没有特殊需求的项目,建议尽量使用自动释放的方式来释放资源。

释放检查

为了避免错误释放正在使用的资源造成渲染或其他问题,Creator 会在自动释放资源之前进行一系列的检查,只有检查通过了,才会进行自动释放。

  1. 如果资源的引用计数为 0,即没有其他地方引用到该资源,则无需做后续检查,直接摧毁该资源,移除缓存。

  2. 资源一旦被移除,会同步触发其依赖资源的释放检查,将移除缓存后的资源的 直接 依赖资源(不包含后代)的引用都减 1,并同步触发释放检查。

  3. 如果资源的引用计数不为 0,即存在其他地方引用到该资源,此时需要进行循环引用检查,避免出现自己的后代引用自己的情况。如果循环引用检查完成之后引用计数仍不为 0,则终止释放,否则直接摧毁该资源,移除缓存,并触发其依赖资源的释放检查(同步骤 2)。

手动释放

当项目中使用了更复杂的资源释放机制时,可以调用 Asset Manager 的相关接口来手动释放资源。例如:

assetManager.releaseAsset(texture);

因为资源管理模块在 v2.4 做了升级,所以释放接口与之前的版本有一点区别:

  1. assetManager.releaseAsset 接口仅能释放单个资源,且为了统一,接口只能通过资源本身来释放资源,不能通过资源 UUID、资源 url 等属性进行释放。

  2. 在释放资源时,开发者只需要关注资源本身,引擎会 自动释放 其依赖资源,不再需要通过 getDependsRecursively 手动获取依赖。

注意release 系列接口(例如 releasereleaseAssetreleaseAll)会直接释放资源,而不会进行释放检查,只有其依赖资源会进行释放检查。所以当显式调用 release 系列接口时,可以确保资源本身一定会被释放。

引用计数统计

在 v2.4 之前,Creator 选择让开发者自行控制所有资源的释放,包括资源本身及其依赖项,开发者必须手动获取资源所有的依赖项并选择需要释放的依赖项。这种方式给予了开发者最大的控制权,对于小型项目来说工作良好。但随着 Creator 的发展,项目的规模不断扩大,场景所引用的资源不断增加,其他场景也可能复用了这些资源,这就会导致释放资源的复杂度越来越高,开发者要掌握所有资源的使用非常困难。

为了解决这个痛点,Asset Manager 提供了一套基于引用计数的资源释放机制,让开发者可以简单高效地释放资源,不用担心项目规模的急剧膨胀。需要说明的是 Asset Manager 只会自动统计资源之间的静态引用,并不能真实地反应资源在游戏中被动态引用的情况,动态引用还需要开发者进行控制以保证资源能够被正确释放。原因如下:

  • JavaScript 是拥有垃圾回收机制的语言,会对其内存进行管理,在浏览器环境中引擎无法知道某个资源是否被销毁。
  • JavaScript 无法提供赋值运算符的重载,而引用计数的统计则高度依赖于赋值运算符的重载。

资源的静态引用

当开发者在编辑器中编辑资源时(例如场景、预制体、材质等),需要在这些资源的属性中配置一些其他的资源,例如在材质中设置贴图,在场景的 Sprite 组件上设置 SpriteFrame。那么这些引用关系会被记录在资源的序列化数据中,引擎可以通过这些数据分析出依赖资源列表,像这样的引用关系就是静态引用。

引擎对资源的静态引用的统计方式为:

  1. 在使用 assetManager 或者 Asset Bundle 加载某个资源时,引擎会在底层加载管线中记录该资源所有 直接依赖资源 的信息,并将所有 直接依赖资源 的引用计数加 1,然后将该资源的引用计数初始化为 0。

  2. 在释放资源时,取得该资源之前记录的所有 直接依赖资源 信息,并将所有依赖资源的引用计数减 1。

因为在释放检查时,如果资源的引用计数为 0,才可以被自动释放。所以上述步骤可以保证资源的依赖资源无法先于资源本身被释放,因为依赖资源的引用计数肯定不为 0。也就是说,只要一个资源本身不被释放,其依赖资源就不会被释放,从而保证在复用资源时不会错误地进行释放。下面我们来看一个例子:

  1. 假设现在有一个 A 预制体,其依赖的资源包括 a 材质和 b 材质。a 材质引用了 α 贴图,b 材质引用了 β 贴图。那么在加载 A 预制体之后,a、b 材质的引用计数都为 1,α、β 贴图的引用计数也都为 1。

  2. 假设现在又有一个 B 预制体,其依赖的资源包括 b 材质和 c 材质。则在加载 B 预制体之后,b 材质的引用计数为 2,因为它同时被 A 和 B 预制体所引用。而 c 材质的引用计数为 1,α、β 贴图的引用计数也仍为 1。

  3. 此时释放 A 预制体,则 a,b 材质的引用计数会各减 1

    • a 材质的引用计数变为 0,被释放,所以贴图 α 的引用计数减 1 变为了 0,也被释放。
    • b 材质的引用计数变为 1,被保留,所以贴图 β 的引用计数仍为 1,也被保留。
    • 因为 B 预制体没有被释放,所以 c 材质的引用计数仍为 1,被保留。

资源的动态引用

当开发者在编辑器中没有对资源做任何设置,而是通过代码动态加载资源并设置到场景的组件上,则资源的引用关系不会记录在序列化数据中,引擎无法统计到这部分的引用关系,这些引用关系就是动态引用。

如果开发者在项目中使用动态加载资源来进行动态引用,例如:

resources.load('images/background/spriteFrame', SpriteFrame, function (err, spriteFrame) {
    self.getComponent(Sprite).spriteFrame = spriteFrame;
});

此时会将 SpriteFrame 资源设置到 Sprite 组件上,引擎不会做特殊处理,SpriteFrame 的引用计数仍保持 0。如果动态加载出来的资源需要长期引用、持有,或者复用时,建议使用 addRef 接口手动增加引用计数。例如:

resources.load('images/background/spriteFrame', SpriteFrame, function (err, spriteFrame) {
    self.getComponent(Sprite).spriteFrame = spriteFrame;
    spriteFrame.addRef();
});

增加引用计数后,可以保证该资源不会被提前错误释放。而在不需要引用该资源以及相关组件,或者节点销毁时,请 务必记住 使用 decRef 移除引用计数,并将资源引用设为 null,例如:

this.spriteFrame.decRef();
this.spriteFrame = null;

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