cocos---图形渲染的过程

一、渲染概括

这里先简单说一下大概流程，Cocos3.x版本的渲染是将所有需要渲染的node先通过各种RenderCommand封装起来，你先不用管RenderCommand是什么，只需要记住它把我们要渲染的node封装起来了就行，然后引擎把这些RenderCommand添加到了一个队列中存了起来，这个队列叫CommandQueue，添加的时候顺便对这些RenderCommand设置了一些参数，最后在每一帧结束时调用进行渲染，渲染前会根据ID对RenderCommand进行排序，然后再进行渲染。

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二、具体过程

1.mainLoop

我们打开工程文件目录，在 platform\win32文件目录下找到CCApplication-win32类文件，这里要注意不同平台的不一样，比如mac平台下是platform\mac目录下的CCApplication-mac文件，根据我们发布的工程平台的不同，这个CCApplication类文件也不同。整个渲染流程就在这个CCApplication类文件run()方法中开始，代码如下：

int Application::run()
{   
    ......       
    director->mainLoop();//进入引擎的主循环
    ......    
    return 0;
}

这个主循环mainLoop()由导演负责维护，主线程mainloop()会不停地执行，理想状态下每秒会调用60次。

2.drawScene

在DisplayLinkDirector::mainLoop()方法中我可以看到这句代码：

void DisplayLinkDirector::mainLoop()
{
    ......
    drawScene();
    ......
}

我们继续看看drawScene具体做了些什么：

void Director::drawScene()
{
    ......
    if (_runningScene)
    {
#if (CC_USE_PHYSICS || (CC_USE_3D_PHYSICS && CC_ENABLE_BULLET_INTEGRATION) || CC_USE_NAVMESH)
        _runningScene->stepPhysicsAndNavigation(_deltaTime);
#endif
        //clear draw stats
        _renderer->clearDrawStats();

        //render the scene
        _openGLView->renderScene(_runningScene, _renderer);

        _eventDispatcher->dispatchEvent(_eventAfterVisit);
    }

    if (_notificationNode)
   {
        _notificationNode->visit(_renderer, Mat4::IDENTITY, 0);
   }
    ......
    _renderer->render();
}

_notificationNode只做一些测试数据，具体看_openGLView->renderScene(_runningScene, _renderer)
还有_renderer->render();

renderScene会进入一个循环调用，具体要看CCNode.cpp

void Node::visit(Renderer* renderer, const Mat4 &parentTransform, uint32_t parentFlags)
{
        ...... 
        for( ; i < _children.size(); i++ )
        {
            auto node = _children.at(i);

            if (node && node->_localZOrder < 0)
                node->visit(renderer, _modelViewTransform, flags);
            else
                break;
        }
        ......
        this->draw(renderer, _modelViewTransform, flags);
        ......
}

这段代码的意思是先获取子节点，然后递归调用节点的visit()函数，到了没有子节点的节点，执行了这句this->draw(renderer, _modelViewTransform, flags)，开始调用draw()函数，那么我们接着看draw()函数代码：

void Node::draw(Renderer* renderer, const Mat4 &transform, uint32_t flags)
{
}

里面什么都没有啊，这是怎么回事？其实这个draw()函数是个虚函数，所以它执行时执行的是该子节点类的draw()函数。那么我们分别看DrawNode::draw()、Sprite::draw()：

void DrawNode::draw(Renderer *renderer, const Mat4 &transform, uint32_t flags)
{
    if(_bufferCount)
    {
        ......
        renderer->addCommand(&_customCommand);
    }
    if(_bufferCountGLPoint)
    {
        ......
        renderer->addCommand(&_customCommandGLPoint);
    }

    if(_bufferCountGLLine)
    {
        ......
        renderer->addCommand(&_customCommandGLLine);
    }
}

void Sprite::draw(Renderer *renderer, const Mat4 &transform, uint32_t flags)
{
......
    if(_insideBounds)
{
    ......
        renderer->addCommand(&_trianglesCommand);
    }
}

我们可以看到在在这些子类的draw()函数都执行了renderer->addCommand()代码，这是向RenderQueue中添加RenderCommand，在添加时顺便对RenderCommand进行了一些参数设置，当然有的类的draw()不是向RenderQueue中添加RenderCommand，而是直接使用OpenGL的API直接进行渲染，或者做一些其他的事情。

3.Render.render

当Director::drawScene()循环调用完所有子节点的visit()方法并且执行完draw()方法，即向RenderQueue中添加完RenderCommand后，我们就看看接下来进行渲染的Renderer::render() 函数都做了些什么：

void Renderer::render()
{
    _isRendering = true;

    if (_glViewAssigned)
    {
        for (auto &renderqueue : _renderGroups)
        {
            renderqueue.sort();
        }
        visitRenderQueue(_renderGroups[0]);
    }
    clean();
    _isRendering = false;
}

看到“renderqueue.sort()”，这是根据ID先对所有RenderCommand进行排序，然后才进行渲染，“visitRenderQueue( _renderGroups[0])”就是来进行渲染的。
那么我们接着看看void Renderer::visitRenderQueue(const RenderQueue& queue)的代码：

void Renderer::visitRenderQueue(RenderQueue& queue)
{
    queue.saveRenderState();
    const auto& zNegQueue = queue.getSubQueue(RenderQueue::QUEUE_GROUP::GLOBALZ_NEG);
    if (zNegQueue.size() > 0)
    {
        if(_isDepthTestFor2D)
        {
            glEnable(GL_DEPTH_TEST);
            glDepthMask(true);
            glEnable(GL_BLEND);
            RenderState::StateBlock::_defaultState->setDepthTest(true);
            RenderState::StateBlock::_defaultState->setDepthWrite(true);
            RenderState::StateBlock::_defaultState->setBlend(true);
        }
        else
        {
            glDisable(GL_DEPTH_TEST);
            glDepthMask(false);
            glEnable(GL_BLEND);
            RenderState::StateBlock::_defaultState->setDepthTest(false);
            RenderState::StateBlock::_defaultState->setDepthWrite(false);
            RenderState::StateBlock::_defaultState->setBlend(true);
        }
        for (auto it = zNegQueue.cbegin(); it != zNegQueue.cend(); ++it)
        {
            processRenderCommand(*it);
        }
        flush();
}

在visitRenderQueue()方法中我我们看到这一行代码：

processRenderCommand(*it);

这句代码就是进一步进入渲染流程的，我们看一下processRenderCommand()它做了什么：

void Renderer::processRenderCommand(RenderCommand* command)
{
    auto commandType = command->getType();
    if( RenderCommand::Type::TRIANGLES_COMMAND == commandType)
    {
         ......
         drawBatchedTriangles();
         ......
    }
    else if ( RenderCommand::Type::QUAD_COMMAND == commandType )
    {
        ......
        drawBatchedQuads();
        ......
    }
    else if (RenderCommand::Type::MESH_COMMAND == commandType)
    {
        ......
        auto cmd = static_cast(command);
        ......
        cmd->execute();
        ......
    }
    ......
}

我们可以看到，在这里，根据渲染类型的不同，会调用不同的函数，这些函数里有OpenGL的API，没错，这些函数来进行渲染的。比如TRIANGLES_COMMAND类型中调用了drawBatchedTriangles()，QUAD_COMMAND类型中调用了drawBatchedQuads()，MESH_COMMAND类型中调用了MeshCommand::execute()，等等。

举个例子，我们来看下drawBatchedTriangles()方法：

void Renderer::drawBatchedTriangles()
{
    ......
    if (Configuration::getInstance()->supportsShareableVAO())
    {
        ......}
    else
    {
        ......
        // vertices
        glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_POSITION, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, kQuadSize, (GLvoid*) offsetof(V3F_C4B_T2F, vertices));

        // colors
        glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_COLOR, 4, GL_UNSIGNED_BYTE, GL_TRUE, kQuadSize, (GLvoid*) offsetof(V3F_C4B_T2F, colors));

        // tex coords
        glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_TEX_COORD, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, kQuadSize, (GLvoid*) offsetof(V3F_C4B_T2F, texCoords));

        glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, _buffersVBO[1]);
        glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(_indices[0]) * _filledIndex, _indices, GL_STATIC_DRAW);
      }
       ......
}

可以看到该方法中调用了很多OpenGL的API，这些方法就是整个渲染流程最后进行渲染的环节。

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三、步骤总结

1. Application::run()
2. DiaplayLinkDirector::mainLoop()
3. Director::drawScene()
4. Node::visit()
5. Sprite::draw()
6. Renderer::render()
7. Renderer::visitRenderQueue()
8. Renderer::processRenderCommand()
9. drawBatchedTriangles