cocos源码分析--SpriteBatchNode绘图原理

SpriteBatchNode继承Node，并实现了TextureProtocol接口，重写了Node的addChild()方法，visit()方法以及draw()方法。

addChild()方法限制其子元素只能是Sprite，

并且子元素与SpriteBatchNode必须使用同一个Texture2D对象。

visit()用于阻止元素向下遍历，将所有子元素的绘制工作交给自己处理。

draw()方法使用BatchNodeCommand将绘制命令发送到RenderQueue，从而对所有子元素进行批绘制。

SpriteBatchNode使用TextureAtlas存储所有子精灵的顶点信息。TextureAtlas包含一个V3F_C4B_T2F_Quad数组和一个Texture2D对象，提供对quads数组的添加，删除，修改，排序等功能。这样，SpriteBatchNode所做的主要事情就是将与子元素相关的顶点信息存储到TextureAtlas中。最后，TextureAtlas提供了绘制quads的方法，

BatchCommand就是通过drawQuads()方法绘制的

代码流程：

1 调用

 auto spBatchNode = SpriteBatchNode::create("bbb.png");
        spBatchNode->setPosition(Point::ZERO);
        scene->addChild(spBatchNode);
        spBatchNode->setPosition(200,200);
       // spBatchNode->setScale(0.1);

      auto sp = Sprite::createWithTexture(spBatchNode->getTexture());
           sp->setPosition(0,0);
           spBatchNode->addChild(sp,1);

          sp = Sprite::createWithTexture(spBatchNode->getTexture());
          sp->setPosition(10,10);
          spBatchNode->addChild(sp,-1);

2 看一下SpriteBatchNode内部方法

初始化方法

bool SpriteBatchNode::initWithTexture(Texture2D *tex, ssize_t capacity)
{
    CCASSERT(capacity>=0, "Capacity must be >= 0");
    
    _blendFunc = BlendFunc::ALPHA_PREMULTIPLIED;
   
    if(tex->hasPremultipliedAlpha())//alpha预乘，忽略
    {
        _blendFunc = BlendFunc::ALPHA_NON_PREMULTIPLIED;
    }
    
    //使用textureAtlas存储所有子精灵的顶点信息，通过对quads数组的添加，删除，修改排序等
    _textureAtlas = new TextureAtlas();

    if (capacity == 0)
    {
        capacity = DEFAULT_CAPACITY;
    }
    
    _textureAtlas->initWithTexture(tex, capacity);

    updateBlendFunc();

    _children.reserve(capacity);
     //分配空间大小
    _descendants.reserve(capacity);
      //定义属于自己的着色器
  setGLProgramState(GLProgramState::getOrCreateWithGLProgramName(GLProgram::SHADER_NAME_POSITION_TEXTURE_COLOR));
    return true;
}

添加子元素方法：

void SpriteBatchNode::addChild(Node * child, int zOrder, const std::string &name)
{
    CCASSERT(child != nullptr, "child should not be null");
    CCASSERT(dynamic_cast<Sprite*>(child) != nullptr, "CCSpriteBatchNode only supports Sprites as children");
    Sprite *sprite = static_cast<Sprite*>(child);
    // check Sprite is using the same texture id
    CCASSERT(sprite->getTexture()->getName() == _textureAtlas->getTexture()->getName(), "CCSprite is not using the same texture id");
    
    Node::addChild(child, zOrder, name);
    
    appendChild(sprite);
}
// addChild helper, faster than insertChild
void SpriteBatchNode::appendChild(Sprite* sprite)
{
    _reorderChildDirty=true;
    sprite->setBatchNode(this);
    sprite->setDirty(true);

    if(_textureAtlas->getTotalQuads() == _textureAtlas->getCapacity()) {
        increaseAtlasCapacity();//重新调整容器大小，
    }

    _descendants.push_back(sprite);//所有的子节点。
    int index = static_cast<int>(_descendants.size()-1);

    sprite->setAtlasIndex(index);//设置sprite的渲染节点为TextureAtlas的第index个数据

    V3F_C4B_T2F_Quad quad = sprite->getQuad();
    //把新sprite的顶点信息放到textureAtlas，供绘制使用，此时的顶点坐标还是在父亲中的坐标，不是世界坐标
    _textureAtlas->insertQuad(&quad, index);//将sprite的顶点数据传入到TextureAtlas的index位置。

    // add children recursively
    auto& children = sprite->getChildren();
    for(const auto &child: children) { //递归调用
        appendChild(static_cast<Sprite*>(child)); //将sprite的所有数据加入到descendants。
    }
}

遍历方法visit

// override visit
// don‘t call visit on it‘s children
void SpriteBatchNode::visit(Renderer *renderer, const Mat4 &parentTransform, uint32_t parentFlags)
{
    CC_PROFILER_START_CATEGORY(kProfilerCategoryBatchSprite, "CCSpriteBatchNode - visit");

    // CAREFUL:
    // This visit is almost identical to CocosNode#visit
    // with the exception that it doesn‘t call visit on it‘s children
    //
    // The alternative is to have a void Sprite#visit, but
    // although this is less maintainable, is faster
    //
    if (! _visible)
    {
        return;
    }
    //排序,写的挺不错
    sortAllChildren();
    //得到本地坐标转换世界坐标的矩阵
    uint32_t flags = processParentFlags(parentTransform, parentFlags);

    // IMPORTANT:
    // To ease the migration to v3.0, we still support the Mat4 stack,
    // but it is deprecated and your code should not rely on it
    Director* director = Director::getInstance();
    director->pushMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_MODELVIEW);
    director->loadMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_MODELVIEW, _modelViewTransform);
    
    draw(renderer, _modelViewTransform, flags);

    director->popMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_MODELVIEW);
    // FIX ME: Why need to set _orderOfArrival to 0??
    // Please refer to https://github.com/cocos2d/cocos2d-x/pull/6920
//    setOrderOfArrival(0);

    CC_PROFILER_STOP_CATEGORY(kProfilerCategoryBatchSprite, "CCSpriteBatchNode - visit");
}

//override sortAllChildren
//排序功能
void SpriteBatchNode::sortAllChildren()
{
    if (_reorderChildDirty)
    {
        std::sort(std::begin(_children), std::end(_children), nodeComparisonLess);

        //sorted now check all children
        if (!_children.empty())
        {
            //first sort all children recursively based on zOrder
            for(const auto &child: _children) {
                child->sortAllChildren();
            }

            ssize_t index=0;

            //fast dispatch, give every child a new atlasIndex based on their relative zOrder (keep parent -> child relations intact)
            // and at the same time reorder descendants and the quads to the right index
            /*
             //快速发送，根据每个孩子的相对zOrder给每个孩子一个新的atlasIndex（保持父母 - >孩子的关系不变）
                    //同时重新排序descendants数组和四边形到正确的索引
             */
            //此时的childern为根据localZ从小到大排序之后的数组
            for(const auto &child: _children) {
                Sprite* sp = static_cast<Sprite*>(child);
                updateAtlasIndex(sp, &index);
            }
        }

        _reorderChildDirty=false;
    }
}
//更新sprite和sprite子节点的atlas数据的index。
void SpriteBatchNode::updateAtlasIndex(Sprite* sprite, ssize_t* curIndex)
{
    auto& array = sprite->getChildren();
    auto count = array.size();
    
    ssize_t oldIndex = 0;
    /*
       在sortAllChildren，根据localZ对children进行了排序，从小到大排序，因为之前的AtlasIndex为顺序赋值的，所以要重新设置AtlasIndex
     */
    //如果没有子节点，那么sprite就是curIndex位置了
    if( count == 0 )
    {
        oldIndex = sprite->getAtlasIndex();
        sprite->setAtlasIndex(*curIndex);//重新递增赋值
        sprite->setOrderOfArrival(0);
        
        if (oldIndex != *curIndex){
            //更新在_textureAtlas等中的位置
            swap(oldIndex, *curIndex);
        }
        (*curIndex)++;
    }
    else
    {
        bool needNewIndex=true;//是否需要赋值新的索引
        //先localZ<0的，然后sprite,最后localZ>0
        //因为先对所有的子节点排序过。先localZ<0，然后localZ>0
      
        //如果第一个localZ>=0那么先设置sprite的index
        if (array.at(0)->getLocalZOrder() >= 0)
        {
            //sprite的第一个孩子local都大于0，剩下的孩子都大于0，所以孩子绘制都在自己上面
            //all children are in front of the parent
            oldIndex = sprite->getAtlasIndex();
            sprite->setAtlasIndex(*curIndex);
            sprite->setOrderOfArrival(0);
            if (oldIndex != *curIndex)
            {
                swap(oldIndex, *curIndex);
            }
            (*curIndex)++;

            needNewIndex = false;//不需要新的索引，后面的按照顺序遍历就行
        }

        for(const auto &child: array) {
            Sprite* sp = static_cast<Sprite*>(child);
             //找到了第一个localZorder>0的，设置sprite。
            if (needNewIndex && sp->getLocalZOrder() >= 0)
            {
                oldIndex = sprite->getAtlasIndex();
                sprite->setAtlasIndex(*curIndex);
                sprite->setOrderOfArrival(0);
                if (oldIndex != *curIndex) {
                    this->swap(oldIndex, *curIndex);
                }
                (*curIndex)++;
                needNewIndex = false;
            }
            //递归调用
            updateAtlasIndex(sp, curIndex);
        }
        
        //这种情况是：所有的子节点都是localZ<0。
        //all children have a zOrder < 0)
        /*
           sprite的children已经遍历完成，最后轮到sprite自己
         */
        if (needNewIndex)
        {
            oldIndex = sprite->getAtlasIndex();
            sprite->setAtlasIndex(*curIndex);
            sprite->setOrderOfArrival(0);
            if (oldIndex != *curIndex) {
                swap(oldIndex, *curIndex);
            }
            (*curIndex)++;
        }
    }
}

swap把新排序的顶点数据更新到 quads中，用于为opengl提供基础数据

void SpriteBatchNode::swap(ssize_t oldIndex, ssize_t newIndex)
{
    CCASSERT(oldIndex>=0 && oldIndex < (int)_descendants.size() && newIndex >=0 && newIndex < (int)_descendants.size(), "Invalid index");

    V3F_C4B_T2F_Quad* quads = _textureAtlas->getQuads();
    std::swap( quads[oldIndex], quads[newIndex] );

    //update the index of other swapped item

    auto oldIt = std::next( _descendants.begin(), oldIndex );
    auto newIt = std::next( _descendants.begin(), newIndex );

    (*newIt)->setAtlasIndex(oldIndex);
//    (*oldIt)->setAtlasIndex(newIndex);

    std::swap( *oldIt, *newIt );
}

重新的元素draw方法，并不是真的绘制，而是把绘制命令放到了_batchCommand中

void SpriteBatchNode::draw(Renderer *renderer, const Mat4 &transform, uint32_t flags)
{
    // Optimization: Fast Dispatch
    if( _textureAtlas->getTotalQuads() == 0 )
    {
        return;
    }

    for(const auto &child: _children)
    {   //更新孩子的坐标，递归
        child->updateTransform();
    }

   
    _batchCommand.init(
                       _globalZOrder,
                       getGLProgram(),
                       _blendFunc,
                       _textureAtlas,
                       transform);
    renderer->addCommand(&_batchCommand);
}