Cocos2d-lua工程运行流程的理解

关键词：

1. cocos2d-lua项目启动流程
2. lua调用cocos2d引擎API

开发环境:

1. 引擎版本:Cocos2d-x 3.10
2. 开发工具:Xcode8.1

简述

• 所谓的Cocos2d-lua，其实只是Cocos2d引擎添加了Lua绑定的版本。

从创建命令可以看出来 cocos new TestProj -d Desktop/ -l lua，这里的引擎其实是同一套，只是创建工程时提供了不同语言的桥接层

• 使用C++语言和Cocos2d-x引擎进行开发时，我们写的代码是直接调用引擎的API的，因为引擎也是用C++语言编写，不需要进行语言转换
• 使用Lua语言和Cocos2d-x引擎进行开发时，我们写的代码通过LuaEngine执行，而LuaEngine封装了Cocos2d-x引擎的API，所以就相当于使用Lua脚本在调用Cocos2d-x的API了

C++项目和Lua项目的开始过程

简单来比较一下C++项目和Lua项目开始的过程（后面会专门写一下启动流程），这里我们都从AppDelegate.cpp的
AppDelegate::applicationDidFinishLaunching()
函数开始。

C++项目

先贴一下代码咯

bool AppDelegate::applicationDidFinishLaunching() {
    // initialize director
    auto director = Director::getInstance();    //初始化Director
    auto glview = director->getOpenGLView();    //获得GLView，也就是游戏窗口
    
    //此时GLView为空
    if(!glview) {
#if (CC_TARGET_PLATFORM == CC_PLATFORM_WIN32) || (CC_TARGET_PLATFORM == CC_PLATFORM_MAC) || (CC_TARGET_PLATFORM == CC_PLATFORM_LINUX)
        //如果当前是以上平台，就创建一个大小为designResolutionSize的窗口
        glview = GLViewImpl::createWithRect("TestCpp", Rect(0, 0, designResolutionSize.width, designResolutionSize.height));
#else
        //其他平台，则使用默认设置（在ios上是全屏窗口，其他平台不太清楚，也有可能是默认设置了一个窗口大小）
        glview = GLViewImpl::create("TestCpp");
#endif
        director->setOpenGLView(glview);    //director获得当前新建的窗口
    }

    // turn on display FPS
    director->setDisplayStats(true);    //显示帧率信息

    // set FPS. the default value is 1.0/60 if you don't call this
    director->setAnimationInterval(1.0 / 60);   //设置动画帧率，也就是界面刷新帧率咯

    // Set the design resolution
    glview->setDesignResolutionSize(designResolutionSize.width, designResolutionSize.height, ResolutionPolicy::NO_BORDER);  //设置设计分辨率，而不是实际分辨率，这里是为了适配，不能把实际分辨率固定
    
    Size frameSize = glview->getFrameSize();    //获得实际窗口大小
    
    //根据实际窗口大小，设置内容缩放比例
    // if the frame's height is larger than the height of medium size.
    if (frameSize.height > mediumResolutionSize.height)
    {        
        director->setContentScaleFactor(MIN(largeResolutionSize.height/designResolutionSize.height, largeResolutionSize.width/designResolutionSize.width));
    }
    // if the frame's height is larger than the height of small size.
    else if (frameSize.height > smallResolutionSize.height)
    {        
        director->setContentScaleFactor(MIN(mediumResolutionSize.height/designResolutionSize.height, mediumResolutionSize.width/designResolutionSize.width));
    }
    // if the frame's height is smaller than the height of medium size.
    else
    {        
        director->setContentScaleFactor(MIN(smallResolutionSize.height/designResolutionSize.height, smallResolutionSize.width/designResolutionSize.width));
    }

    register_all_packages();    //使用包管理器。。 不太清楚这里是为什么

    // create a scene. it's an autorelease object
    auto scene = HelloWorld::createScene(); //新建一个场景

    // run
    director->runWithScene(scene);  //从这个场景开始运行,开始绘制、子节点管理等

    return true;
}

这段代码是Cocos2d-x 3.10版本新建的C++语言工程中AppDelegate.cpp文件中拷出来的，加了一些注释。
从这里我们可以看出进入游戏逻辑的流程：

1. 初始化Director
2. 新建GLView，然后进行一些设置
3. 新建Scene
4. 使用Director运行这个场景

游戏逻辑就可以从这个Scene中的init函数开始，添加UI层，添加事件监听器，添加游戏层等等...如果我们有一些统计、资源管理器等，也可以在AppDelegate的applicationDidFinishLaunching函数中来进行。

Lua项目

也来看AppDelegate.cpp中的applicationDidFinishLaunching函数

bool AppDelegate::applicationDidFinishLaunching()
{
    // set default FPS
    Director::getInstance()->setAnimationInterval(1.0 / 60.0f);     //设置动画帧率，也就是游戏帧率了

    //重点：添加Lua相关支持
    // register lua module
    auto engine = LuaEngine::getInstance();     //初始化一个Lua语言引擎
    ScriptEngineManager::getInstance()->setScriptEngine(engine);    //将Lua语言引擎设置为当前脚本引擎（用脚本引擎管理器来管理各种脚本引擎）
    lua_State* L = engine->getLuaStack()->getLuaState();    //获取Lua引擎的State，也就是一组属性
    lua_module_register(L); //向Lua引擎注册一些模块，如网络、动画等

    register_all_packages();

    //设置脚本加密相关的key和sign
    LuaStack* stack = engine->getLuaStack();
    stack->setXXTEAKeyAndSign("2dxLua", strlen("2dxLua"), "XXTEA", strlen("XXTEA"));

    //register custom function
    //LuaStack* stack = engine->getLuaStack();
    //register_custom_function(stack->getLuaState());

#if (COCOS2D_DEBUG > 0) && (CC_CODE_IDE_DEBUG_SUPPORT > 0)
    //如果需要支持CodeIDE，则从引擎本身启动
    // NOTE:Please don't remove this call if you want to debug with Cocos Code IDE
    auto runtimeEngine = RuntimeEngine::getInstance();
    runtimeEngine->addRuntime(RuntimeLuaImpl::create(), kRuntimeEngineLua);
    runtimeEngine->start();
#else
    //一般情况，这里使用Lua引擎执行第一个Lua脚本
    if (engine->executeScriptFile("src/main.lua"))
    {
        return false;   //脚本默认返回nil，如果脚本执行正常，不会进入这一句
    }
#endif

    return true;    //正常执行到这里，后面就开始执行Cocos引擎提供的主循环
}

从上面代码可以看到，Cocos2d-x新建的Lua语言项目中，这里没有进行GLView的设置，没有使用C++代码来创建Scene，所以这些操作肯定和"src/main.lua"脚本有关。这里我们一步一步来看src目录下这些脚本执行的步骤（注意看注释的序号）：

1. 在main.lua中部分注释：

cc.FileUtils:getInstance():setPopupNotify(false)
cc.FileUtils:getInstance():addSearchPath("src/")
cc.FileUtils:getInstance():addSearchPath("res/")

require "config"        -- 1.执行当前目录下的config.lua,定义一些初始化用的全局变量，包括窗口设置等
require "cocos.init"    -- 2.执行cocos/init.lua,初始化框架等一大堆东西，包括OpenGL、音效等引擎的初始化与配置

local function main()
    require("app.MyApp"):create():run() -- 3.执行app/MyApp.lua，调用对应class的Create方法创建对象，并执行run方法
end
-- 先忽略这个，我也不知道是啥
local status, msg = xpcall(main, __G__TRACKBACK__)
if not status then
    print(msg)
end

2.去app/MyApp.lua看看require做了什么：

local MyApp = class("MyApp", cc.load("mvc").AppBase)    -- 4.类MyApp继承自mvc中的AppBase类，自动找到packages/mvc/AppBase.lua
function MyApp:onCreate()
    math.randomseed(os.time())
end
return MyApp

3.继续去packages/AppBase.lua里看看生成MyApp的时候做了什么：

local AppBase = class("AppBase")

-- 5.构造函数
function AppBase:ctor(configs)
    self.configs_ = {
        viewsRoot  = "app.views",
        modelsRoot = "app.models",
        defaultSceneName = "MainScene",
    }

    for k, v in pairs(configs or {}) do
        self.configs_[k] = v
    end

    if type(self.configs_.viewsRoot) ~= "table" then
        self.configs_.viewsRoot = {self.configs_.viewsRoot}
    end
    if type(self.configs_.modelsRoot) ~= "table" then
        self.configs_.modelsRoot = {self.configs_.modelsRoot}
    end

    if DEBUG > 1 then
        dump(self.configs_, "AppBase configs")
    end

    if CC_SHOW_FPS then
        cc.Director:getInstance():setDisplayStats(true)
    end

    -- event
    self:onCreate() -- 6.啥也没做的create函数
end

4.我们可以看回第1步（注释编号3）中，生成MyApp对象后，执行了run方法，那就看看AppBase.lua中的run方法做了什么：

-- 7.创建完对象之后，就到了这一步
function AppBase:run(initSceneName)
    initSceneName = initSceneName or self.configs_.defaultSceneName
    self:enterScene(initSceneName)  -- 8.如果没有指定第一个Scene，则第一个Scene为MainScene
end
-- 9.生成并进入第一个Scene
function AppBase:enterScene(sceneName, transition, time, more)
    local view = self:createView(sceneName)     -- 10.前去生成View
    view:showWithScene(transition, time, more)  -- 20.因为MainScene继承自ViewBase类，这里就吊用ViewBase的方法了
    return view
end

5.这里（注释编号10）看到会调用到AppBase.lua中的createView方法：

-- 11.根据name生成一个View
function AppBase:createView(name)
    for _, root in ipairs(self.configs_.viewsRoot) do
        local packageName = string.format("%s.%s", root, name)  -- 12.这里拼接了View的路径，app/views/MainScene.lua
        local status, view = xpcall(function()  -- 13.这里xpcall相当于try-catch结构了，所以看第一个function
                return require(packageName) -- 14.执行上面拼接的MainScene.lua脚本，view获得脚本返回值
            end, function(msg)
            if not string.find(msg, string.format("'%s' not found:", packageName)) then
                print("load view error: ", msg)
            end
        end)
        local t = type(view)
        if status and (t == "table" or t == "userdata") then
            return view:create(self, name)  -- 15.这里调用了MainScene的create方法噢
        end
    end
    error(string.format("AppBase:createView() - not found view \"%s\" in search paths \"%s\"",
        name, table.concat(self.configs_.viewsRoot, ",")), 0)
end

6.上面的函数中执行到了app/views/MainScene.lua脚本，那就去看看做了什么：

local MainScene = class("MainScene", cc.load("mvc").ViewBase)   -- 16.MainScene类继承自ViewBase，去mvc/ViewBase.lua看看

-- 19.创建一个Sprite，一个Label，添加到这个Node中
function MainScene:onCreate()
    -- add background image
    display.newSprite("HelloWorld.png")
        :move(display.center)
        :addTo(self)

    -- add HelloWorld label
    cc.Label:createWithSystemFont("Hello World", "Arial", 40)
        :move(display.cx, display.cy + 200)
        :addTo(self)

end

return MainScene

7.上面第一行代码（注释编号16）可以看到，MainScene类继承自ViewBase，那进入mvc/ViewBase.lua看看

local ViewBase = class("ViewBase", cc.Node) -- 17.继承自Node噢

-- 18.构造函数，还是进行一些初始化工作
function ViewBase:ctor(app, name)
    self:enableNodeEvents()
    self.app_ = app
    self.name_ = name

    -- check CSB resource file
    local res = rawget(self.class, "RESOURCE_FILENAME")
    if res then
        self:createResoueceNode(res)
    end

    local binding = rawget(self.class, "RESOURCE_BINDING")
    if res and binding then
        self:createResoueceBinding(binding)
    end

    if self.onCreate then self:onCreate() end
end

8.这里可以回看到第4步（注释编号10），方法createView执行完成后，生成了一个MainScene对象（继承自ViewBase（继承自ccNode）），然后下一步就是调用MainScene对象的showWithScene函数，在packages/mvc/ViewBase.lua中：

-- 21.这里创建了一个Scene，并且把当前这个Node添加到Scene中。其实这就是C++项目HelloWorldScene类的createScene方法了
function ViewBase:showWithScene(transition, time, more)
    self:setVisible(true)
    local scene = display.newScene(self.name_)  -- 22.display包含很多功能，有点类似于Director了
    scene:addChild(self)
    display.runScene(scene, transition, time, more) -- 23.runScene熟悉的方法
    return self
end

到这里，对于Cocos2d-x引擎生成的C++和Lua语言项目，我们都分析到了生成第一个Scene的步骤，后面就可以开始写UI、写结构、写逻辑等内容了。

简单对比Cocos2d-x创建的C++工程和Lua工程

这里使用Cocos2d-x 3.10分别创建了Lua语言工程和C++语言工程，在Xcode下打开两个项目，可以对比一下项目结构：

从最外层结构可以看出Lua工程比C++工程多了两个lib：

1. libsimulator 模拟器支持
2. cocos2d_lua_bindings 引擎与Lua脚本的桥接层

libsimulator就先不看了，和这次主题无关，就先放一边，以后有空再来看（其实我还真没仔细看过这个东东）。

打开AppDelegate.cpp文件，看到引入的头文件：

#include "AppDelegate.h"
#include "CCLuaEngine.h"
#include "SimpleAudioEngine.h"
#include "cocos2d.h"
#include "lua_module_register.h"

#if (CC_TARGET_PLATFORM != CC_PLATFORM_LINUX)
#include "ide-support/CodeIDESupport.h"
#endif

#if (COCOS2D_DEBUG > 0) && (CC_CODE_IDE_DEBUG_SUPPORT > 0)
#include "runtime/Runtime.h"
#include "ide-support/RuntimeLuaImpl.h"
#endif

AppDelegate自己的头文件除外，第一个头文件就是CCLuaEngine.h，打开cocos2d_lua_bindings库的manual目录，我们就能看到这个类。打开CCLuaEngine.h文件，可以看到它包含了CCLuaStack.h和CCLuaValue.h，这两个文件都是C++与Lua直接交互需要用到的。继续往下看，可以看到cocos2d/LuaScriptHandlerMgr.h，打开manual下的cocos2d文件夹可以看到如下文件列表：

从其中LuaOpengl.cpp中包含的代码：

可以看到这里在注册一个module，并绑定函数。另外一些lia_开头的文件中包含的也是这些代码。

理解一下

想想脚本执行时的情景，当执行到一个名为drawCircle的函数时，用户自己很可能并没有定义这样一个函数，那Lua引擎如何识别“drawCircle”这样一个命令，而不会把它当作错误的代码呢？
看到上面的文件我们就能知道，字符串“drawCircle”早就被注册到LuaEngine中，所以当执行脚本时遇到drawCircle时，才知道需要去调用哪一个函数。
这也就是说，cocos2d_lua_bindings库提供了Lua对Cocos2d引擎的绑定，相当于通过注册Module的方式对Cocos2d引擎提供的（相关的）API进行了一次封装（当然，如果是直接封装API，可能达不到提高开发效率的目的，所以有了quick的出现，也就是把常用的功能（例如创建一个Scene）封装成一个函数newScene）。

总结

相对于Cocos2d-x C++工程来说，Cocos2d-x生成的Lua语言工程提供了对Cocos2d引擎的Lua语言封装。将Cocos2d引擎API绑定到对应的Lua语言函数，在调用到这些函数时，会执行对应的Cocos2d引擎API。
以这个思想来看，所以能够直接或间接与C++语言进行交互的编程语言都可以用来封装Cocos2d引擎啊。。