前言

預(yù)備

不知道你有沒有想過，假如把游戲世界比作一輛汽車，那么這輛“汽車”是如何啟動，又是如何持續(xù)運轉(zhuǎn)的呢？

如題，本文的內(nèi)容主要為 Cocos Creator 引擎的啟動流程和主循環(huán)。

而在主循環(huán)的內(nèi)容中還會涉及到：組件的生命周期和計時器、緩動系統(tǒng)、動畫系統(tǒng)和物理系統(tǒng)等...

本文會在宏觀上為大家解讀主循環(huán)與各個模塊之間的關(guān)系，對于各個模塊也會簡單介紹，但不會深入到模塊的具體實現(xiàn)。

因為如果把每個模塊都“摸”一遍，那這篇文章怕是寫不完了。

Go!

希望大家看完這篇文章之后能夠更加了解 Cocos Creator 引擎。

同時也希望本文可以起到“師傅領(lǐng)進門”的作用，大家一起加油修行鴨~

另外《源碼解讀》系列（應(yīng)該）會持續(xù)更新，如果你想要皮皮來解讀解讀引擎的某個模塊，也歡迎留言告訴我，我...我考慮下哈哈哈~

本文以 Cocos Creator 2.4.3 版本為參考。

正文

啟動流程

index.html

對于 Web 平臺 index.html 文件就是絕對的起點。

在默認的 index.html 文件中，定義了游戲啟動頁面的布局，加載了 main.js 文件，并且還有一段立即執(zhí)行的代碼。

這里截取文件中一部分比較關(guān)鍵的代碼：

// 加載引擎腳本
loadScript(debug ? 'cocos2d-js.js' : 'cocos2d-js-min.ec334.js', function () {
    // 是否開啟了物理系統(tǒng)？
    if (CC_PHYSICS_BUILTIN || CC_PHYSICS_CANNON) {
        // 加載物理系統(tǒng)腳本并啟動引擎
        loadScript(debug ? 'physics.js' : 'physics-min.js', window.boot);
    } else {
        // 啟動引擎
        window.boot();
    }
});

上面這段代碼主要用于加載引擎腳本和物理系統(tǒng)腳本，腳本加載完成之后就會調(diào)用 main.js 中定義的 window.boot() 函數(shù)。

💡 對于原生平臺，會在 {項目目錄}build\jsb-link\frameworks\runtime-src\Classes\AppDelegate.cpp 文件的 applicationDidFinishLaunching() 函數(shù)中加載 main.js 文件。（感謝請容我安眠大佬的補充）

🧵 代碼壓縮

腳本文件名中帶有 -min 字樣一般代表著這個文件內(nèi)的代碼是被壓縮過的。

壓縮代碼可以節(jié)省代碼文件所占用的空間，加快文件加載速度，減少流量消耗，但同時也讓代碼失去了可閱讀性，不利于調(diào)試。

所以開啟調(diào)試模式后會直接使用未經(jīng)過壓縮的代碼文件，便于開發(fā)調(diào)試和定位錯誤。

main.js

window.boot()

對于不同平臺 main.js 的內(nèi)容也有些許差異，這里我們忽略差異部分，只關(guān)注其中關(guān)鍵的共同行為。

關(guān)于 main.js 文件的內(nèi)容基本上就是定義了 window.boot() 函數(shù)。

💡 對于非 Web 平臺，會在定義完之后直接就調(diào)用 window.boot() 函數(shù)，所以 main.js 就是他們的起點。

而 window.boot() 函數(shù)內(nèi)部有以下關(guān)鍵行為：

1. 定義 onStart 回調(diào)函數(shù)：主要用于加載啟動場景
2. cc.assetManager.init(...)：初始化 AssetManager
3. cc.assetManager.loadScript(...)：加載 src 目錄下的插件腳本
4. cc.assetManager.loadBundle(...)：加載項目中的 bundle
5. cc.game.run(...)：啟動引擎

這部分的代碼就不貼了，小伙伴們可以看看自己的項目構(gòu)建后的 main.js 文件。

cc.game

cc.game 對象是 cc.Game 類的一個實例，cc.game 包含了游戲主體信息并負責(zé)驅(qū)動游戲。

說人話，cc.game 對象就是管理引擎生命周期的模塊，啟動、暫停和重啟等操作都需要用到它。

CCGame.js：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCGame.js

run()

cc.game.run() 函數(shù)內(nèi)指定了引擎配置和 onStart 回調(diào)并觸發(fā) cc.game.prepare() 函數(shù)。

run: function (config, onStart) {
    // 指定引擎配置
    this._initConfig(config);
    this.onStart = onStart;
    this.prepare(game.onStart && game.onStart.bind(game));
}

傳送門：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCGame.js#L491

prepare()

cc.game.prepare() 函數(shù)內(nèi)主要在項目預(yù)覽時快速編譯項目代碼并調(diào)用 _prepareFinished() 函數(shù)。

prepare(cb) {
    // 已經(jīng)準備過則跳過
    if (this._prepared) {
        if (cb) cb();
        return;
    }
    // 加載預(yù)覽項目代碼
    this._loadPreviewScript(() => {
        this._prepareFinished(cb);
    });
}

傳送門：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCGame.js#L472

對于快速編譯的細節(jié)，可以在項目預(yù)覽時打開瀏覽器的開發(fā)者工具，在 Sources 欄中搜索（Ctrl + P） __quick_compile_project__ 即可找到 __quick_compile_project__.js 文件。

_prepareFinished()

cc.game._prepareFinished() 函數(shù)的作用主要為初始化引擎、設(shè)置幀率計時器和初始化內(nèi)建資源（effect 資源和 material 資源）。

當(dāng)內(nèi)建資源加載完成后就會調(diào)用 cc.game._runMainLoop() 啟動引擎主循環(huán)。

_prepareFinished(cb) {
    // 初始化引擎
    this._initEngine();
    // 設(shè)置幀率計時器
    this._setAnimFrame();
    // 初始化內(nèi)建資源（加載內(nèi)置的 effect 和 material 資源）
    cc.assetManager.builtins.init(() => {
        // 打印引擎版本到控制臺
        console.log('Cocos Creator v' + cc.ENGINE_VERSION);
        this._prepared = true;
        // 啟動 mainLoop
        this._runMainLoop();
        // 發(fā)射 ‘game_inited' 事件（即引擎已初始化完成）
        this.emit(this.EVENT_GAME_INITED);
        // 調(diào)用 main.js 中定義的 onStart 函數(shù)
        if (cb) cb();
    });
}

傳送門：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCGame.js#L387

💡 對于 _prepareFinished() 內(nèi)調(diào)用的 _setAnimFrame() 函數(shù)這里必須提一下。

_setAnimFrame()

cc.game._setAnimFrame() 內(nèi)部對不同的游戲幀率做了適配。

另外還對 window.requestAnimationFrame() 接口做了兼容性封裝，用于兼容不同的瀏覽器環(huán)境，具體的我們下面再說。

這里就不貼 _setAnimFrame() 的代碼了，有需要的小伙伴可自行查閱。

傳送門：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCGame.js#L564

_runMainLoop()

cc.game._runMainLoop() 這個函數(shù)的名字取得很簡單直接，攤牌了它就是用來運行 mainLoop() 函數(shù)的。

讓我們瞧瞧代碼：

_runMainLoop: function () {
    if (CC_EDITOR) return;
    if (!this._prepared) return;
    // 定義局部變量
    var self = this, callback, config = self.config,
        director = cc.director,
        skip = true, frameRate = config.frameRate;
    // 展示或隱藏性能統(tǒng)計
    debug.setDisplayStats(config.showFPS);
    // 設(shè)置幀回調(diào)
    callback = function (now) {
        if (!self._paused) {
            // 循環(huán)調(diào)用回調(diào)
            self._intervalId = window.requestAnimFrame(callback);
            if (!CC_JSB && !CC_RUNTIME && frameRate === 30) {
                if (skip = !skip) return;
            }
            // 調(diào)用 mainLoop
            director.mainLoop(now);
        }
    };
    // 將在下一幀開始循環(huán)回調(diào)
    self._intervalId = window.requestAnimFrame(callback);
    self._paused = false;
}

傳送門：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCGame.js#L612

通過以上代碼我們可以得知，_runMainLoop() 主要通過 window.requestAnimFrame() 接口來實現(xiàn)循環(huán)調(diào)用 mainLoop() 函數(shù)。

window.requestAnimFrame()

window.requestAnimFrame() 就是我們上面說到的 _setAnimFrame() 內(nèi)部對于 window.requestAnimationFrame() 的兼容性封裝。

對前端不太熟悉的小伙伴可能會有疑問，window.requestAnimationFrame() 又是啥，是用來干嘛的，又是如何運行的？

window.requestAnimationFrame()

簡單來說，window.requestAnimationFrame() 用于向瀏覽器請求進行一次重繪（repaint），并在重繪之前調(diào)用指定的回調(diào)函數(shù)。

window.requestAnimationFrame() 接收一個回調(diào)作為參數(shù)并返回一個整數(shù)作為唯一標(biāo)識，瀏覽器將會在下一個重繪之前執(zhí)行這個回調(diào)；并且執(zhí)行回調(diào)時會傳入一個參數(shù)，參數(shù)的值與 performance.now() 返回的值相等。

performance.now() 的返回值可以簡單理解為瀏覽器窗口的運行時長，即從打開窗口到當(dāng)前時刻的時間差。

MDN 文檔：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Performance/now

回調(diào)函數(shù)的執(zhí)行次數(shù)通常與瀏覽器屏幕刷新次數(shù)相匹配，也就是說，對于刷新率為 60Hz 的顯示器，瀏覽器會在一秒內(nèi)執(zhí)行 60 次回調(diào)函數(shù)。

對于 window.requestAnimationFrame() 的說明到此為止，如果想要了解更多信息請自行搜索。

MDN 文檔：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Window/requestAnimationFrame

小結(jié)

畫一張圖來對引擎的啟動流程做一個小小的總結(jié)叭~

主循環(huán)

經(jīng)歷了一番波折后，終于來到了最期待的引擎主循環(huán)部分，話不多說，我們繼續(xù)！

cc.director

cc.director 對象是導(dǎo)演類 cc.Director 的實例，引擎通主要過 cc.director 對象來管理游戲的邏輯流程。

CCDirector.js：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCDirector.js

mainLoop()

🍖 cc.director.mainLoop() 函數(shù)可能是引擎中最關(guān)鍵的邏輯之一了，包含的內(nèi)容很多也很關(guān)鍵。

現(xiàn)在讓我們進入 mainLoop() 函數(shù)內(nèi)部來一探究竟吧！

這里我選擇性剔除掉了函數(shù)中一些的代碼，還搞了點注釋：

mainLoop: function(now) {
    // 計算“全局”增量時間（DeltaTime）
    // 也就是距離上一次調(diào)用 mainLoop 的時間間隔
    this.calculateDeltaTime(now);
    // 游戲沒有暫停則進行更新
    if (!this._paused) {
        // 發(fā)射 'director_before_update' 事件
        this.emit(cc.Director.EVENT_BEFORE_UPDATE);
        // 調(diào)用新增的組件（已啟用）的 start 函數(shù)
        this._compScheduler.startPhase();
        // 調(diào)用所有組件（已啟用）的 update 函數(shù)
        this._compScheduler.updatePhase(this._deltaTime);
        // 更新調(diào)度器（cc.Scheduler）
        this._scheduler.update(this._deltaTime);
        // 調(diào)用所有組件（已啟用）的 lateUpdate 函數(shù)
        this._compScheduler.lateUpdatePhase(this._deltaTime);
        // 發(fā)射 'director_after_update' 事件
        this.emit(cc.Director.EVENT_AFTER_UPDATE);
        // 銷毀最近被移除的實體（節(jié)點）
        Obj._deferredDestroy();
    }
    // 發(fā)射 'director_before_draw' 事件
    this.emit(cc.Director.EVENT_BEFORE_DRAW);
    // 渲染游戲場景
    renderer.render(this._scene, this._deltaTime);
    // 發(fā)射 'director_after_draw' 事件
    this.emit(cc.Director.EVENT_AFTER_DRAW);
    // 更新事件管理器的事件監(jiān)聽（cc.eventManager 已被廢棄）
    eventManager.frameUpdateListeners();
    // 累加游戲運行的總幀數(shù)
    this._totalFrames++;
}

傳送門：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/CCDirector.js#L843

接下來我們來對主循環(huán)中的關(guān)鍵點一一進行分解。

ComponentScheduler

cc.director 對象中的 _compScheduler屬性 是 ComponentScheduler 類的實例。

大多數(shù)小伙伴可能對于 ComponentScheduler 這個類沒有什么印象，我來簡單解釋一下。

將 ComponentScheduler 的名字直譯過來就是“組件調(diào)度器”，從名字上就可以看出，這個類是用來調(diào)度組件的。

說人話，ComponentScheduler 類是用來集中調(diào)度（管理）游戲場景中所有組件（cc.Component）的生命周期的。

文字不夠直觀，看完下面這張圖大概就懂了：

component-scheduler.js：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/component-scheduler.js

startPhase

// 調(diào)用新增的組件（已啟用）的 start 函數(shù)
this._compScheduler.startPhase();

組件的 start 回調(diào)函數(shù)會在組件第一次激活前，也就是第一次執(zhí)行 update 之前觸發(fā)。

在組件的一生中 start 回調(diào)只會被觸發(fā)一次，onLoad 和 onEnable 也一樣。

只不過 onLoad 和 onEnable 是由 NodeActivator 類的實例來管理的：

onLoad 會在節(jié)點激活時就觸發(fā)onEnable 會在組件被啟用時觸發(fā)

而 start 則會等到下一次主循環(huán) mainLoop() 時才觸發(fā)。

🥁 NodeActivator

NodeActivator 類主要用于啟用和禁用節(jié)點以及身上的組件。

cc.director 對象中就擁有一個實例 _nodeActivator，游戲中所有節(jié)點的啟用和禁用都需要通過它來操作。

像這樣：cc.director._nodeActivator.activateNode(this, value);

node-activator.js：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/node-activator.js

updatePhase

// 調(diào)用所有組件（已啟用）的 update 函數(shù)
this._compScheduler.updatePhase(deltaTime);

組件的 update 函數(shù)在每一幀都會被觸發(fā)一次。

lateUpdatePhase

// 調(diào)用所有組件（已啟用）的 lateUpdate 函數(shù)
this._compScheduler.lateUpdatePhase(deltaTime);

組件的 lateUpdate 函數(shù)會在 update 和調(diào)度器 cc.Scheduler 更新之后被觸發(fā)。調(diào)度器的更新內(nèi)容包括緩動、動畫和物理等，這一點下面會展開。

ParticleSystem

BTW，粒子系統(tǒng)組件（cc.ParticleSystem）就是在 lateUpdate 回調(diào)函數(shù)中進行更新的。

CCParticleSystem.js：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/particle/CCParticleSystem.js

Tips

請謹慎使用 update 和 lateUpdate 回調(diào)，因為它們每一幀都會被觸發(fā)，如果 update 或 lateUpdate 內(nèi)的邏輯過多，就會使得每一幀的執(zhí)行時間（即幀時間 Frame time）都變長，導(dǎo)致游戲運行幀數(shù)降低或出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。

📢 注意這不是不讓你用，該用還得用，只是不要濫用，不要啥玩意都往里邊賽~

Scheduler

cc.director 對象的 _scheduler 屬性為 cc.Scheduler 類的實例。

cc.Scheduler 是負責(zé)觸發(fā)回調(diào)函數(shù)的類。

Scheduler.js：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/Scheduler.js

💣 你絕對猜不到下面這一行看起來如此平平無奇的代碼執(zhí)行之后會發(fā)生什么。

// 更新調(diào)度器（cc.Scheduler 類實例）
this._scheduler.update(this._deltaTime);

cc.director.mainLoop() 中使用 _scheduler.update() 函數(shù)來分發(fā) update，在調(diào)度器（cc.director._scheduler）內(nèi)部會根據(jù)優(yōu)先級先后觸發(fā)各個系統(tǒng)模塊和組件計時器的更新。

系統(tǒng)模塊

調(diào)度器的更新會先觸發(fā)以下系統(tǒng)模塊的更新：

• ActionManager
• AnimationManager
• CollisionManager
• PhysicsManager
• Physics3DManager
• InputManager

以上這些模塊都以 cc.director._scheduler.scheduleUpdate() 的方式注冊到調(diào)度器上，因為這些模塊每一幀都需要進行更新。

除了 InputManager 以外的模塊的優(yōu)先級都為 cc.Scheduler.PRIORITY_SYSTEM，也就是系統(tǒng)優(yōu)先級，會優(yōu)先被觸發(fā)。

ActionManager

ActionManager 即動作管理器，用于管理游戲中的所有動作，也就是緩動系統(tǒng) Action 和 Tween（其實它們本質(zhì)上是同一種東西）。

CCActionManager.js：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/actions/CCActionManager.js

AnimationManager

AnimationManager 即動畫管理器，用于管理游戲中的所有動畫，驅(qū)動節(jié)點上的 Animation 組件播放動畫。

animation-manager.js：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/animation/animation-manager.js

CollisionManager

CollisionManager 即碰撞組件管理器，用于處理節(jié)點之間的碰撞組件是否產(chǎn)生了碰撞，并調(diào)用相應(yīng)回調(diào)函數(shù)。

CCCollisionManager.js：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/collider/CCCollisionManager.js

PhysicsManager

PhysicsManager 即物理系統(tǒng)管理器，內(nèi)部以 Box2D 作為 2D 物理引擎，加以封裝并開放部分常用的接口。同時 PhysicsManager 還負責(zé)管理碰撞信息的分發(fā)。

CCPhysicsManager.js：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/physics/CCPhysicsManager.js

Physics3DManager

Physics3DManager 即3D 物理系統(tǒng)管理器，Cocos Creator 中的 3D 物理引擎有 Cannon.js 和 Builtin 可選，Physics3DManager 給它們封裝了統(tǒng)一的常用接口。

physics-manager.ts：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/3d/physics/framework/physics-manager.ts

InputManager

InputManager 即輸入事件管理器，用于管理所有輸入事件。開發(fā)者主動啟用加速度計（Accelerometer）之后，引擎會定時通過 InputManager 發(fā)送 cc.SystemEvent.EventType.DEVICEMOTION 事件（默認間隔為 0.2 秒）。

CCInputManager.js：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d\core\platform\CCInputManager.js

組件計時器

相信大多數(shù)小伙伴都使用過組件的 schedule() 和 scheduleOnce() 接口，主要用來重復(fù)執(zhí)行或定時執(zhí)行函數(shù)。

實際上，cc.Component 的 schedule() 接口依賴的也是 cc.Scheduler 類，具體使用的也是 cc.director 對象中的 _scheduler 實例。

組件的 schedule() 接口在 cc.director._scheduler.schedule() 接口之外加了一層封裝，以組件自身作為 target，這樣一來組件內(nèi)的定時任務(wù)就與組件生命周期綁定，當(dāng)組件被銷毀時定時任務(wù)也會被移除。

而 scheduleOnce() 接口則是在組件的 schedule() 接口之外又加了一層封裝，固定只會在指定時間后執(zhí)行一次。

CCComponent.js：https://github.com/cocos-creator/engine/blob/2.4.3/cocos2d/core/components/CCComponent.js

[文檔] 使用計時器：http://docs.cocos.com/creator/manual/zh/scripting/scheduler.html

另外我還注意到，有不少小伙伴還不是很清楚組件的計時器和 setTimeout()、setInterval() 之間的區(qū)別和用法，那就趁這個機會簡單講一下吧~

setTimeout & setInterval

setTimeout() 和 setInterval() 都是由瀏覽器或 Node.js 這類 runtime 所提供的接口。

setTimeout() 接口用于設(shè)置一個定時器，該定時器在定時器到期后執(zhí)行一個函數(shù)或指定的一段代碼。setInterval() 接口用于重復(fù)調(diào)用一個函數(shù)或執(zhí)行一個代碼段，在每次調(diào)用之間具有固定的時間延遲。

💡 再補充一個小知識：

在瀏覽器中 setTimeout() 和 setInterval() 的最小延時（間隔）是 4ms。

如果是未激活（后臺）的標(biāo)簽頁（tab），最小延時（間隔）則加長到 1000ms。

🌰 舉個栗子

假如我在當(dāng)前標(biāo)簽頁設(shè)置了一個每 500ms 輸出一個 log 的定時器，當(dāng)我切換到別的標(biāo)簽頁之后，那么這個定時器就會變成每 1000ms 才輸出一個 log。

像這樣，感興趣的話可以自己去試試：

setInterval(() => {
    console.log(new Date().getTime());
}, 500);
// 模擬輸出
// 標(biāo)簽頁在前臺
// 1604373521000
// 1604373521500
// 1604373522000
// 切換到別的標(biāo)簽頁后
// 1604373523000
// 1604373524000
// 1604373525000

區(qū)別 & 用法

組件的計時器依賴于引擎的 mainLoop() 和組件自身，如果引擎被暫停，那么組件的計時器也會被暫停，如果組件或組件所在的節(jié)點被銷毀了，那么計時器也會失效。

setTimeout() 和 setInterval() 都依賴于當(dāng)前所處的 window 對象，也就是說只要當(dāng)前瀏覽器標(biāo)簽頁不關(guān)閉，setTimeout() 和 setInterval() 都還是會執(zhí)行的。

當(dāng)你需要在組件內(nèi)部定時或重復(fù)執(zhí)行某一函數(shù)或操作某個節(jié)點，那么可以使用組件的計時器。

💬 讓我們想象一個場景：

在當(dāng)前場景中的某個腳本內(nèi)使用 setInterval() 來重復(fù)移動場景中的某個節(jié)點，當(dāng)我們切換場景后會發(fā)生什么？

當(dāng)定時器再次調(diào)用回調(diào)嘗試移動節(jié)點的時候，會無法找到目標(biāo)節(jié)點而報錯，因為節(jié)點已經(jīng)跟著之前的場景一起被銷毀了，而定時器還在繼續(xù)執(zhí)行。

這種情況下使用組件的計時器就不會有這種問題，因為計時器會隨著組件的銷毀而被清除。

而當(dāng)我們需要執(zhí)行一些與游戲場景沒有關(guān)聯(lián)的事情的時候，就可以考慮使用 setTimeout() 或 setInterval()。

🎃 當(dāng)然能用組件計時器的話最好還是用組件計時器啦~

小結(jié)

依然還是畫一張圖來小小總結(jié)一下 Scheduler。

總結(jié)

關(guān)于引擎的啟動流程和主循環(huán)就解讀到這里啦。

最后的最后，還是畫張圖來做一個最后的總結(jié)~

以上就是解讀CocosCreator源碼之引擎啟動與主循環(huán)的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于CocosCreator源碼解讀的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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