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Cocos2dx 事件响应机制(2)：事件处理机制

Cocos2d-x 2019-05-18

1 事件的工作机制


图1
传统事件系统如上图，模块A为事件触发者，模块B为事件响应者。A的实现依赖于模块B的实现，如果B的实现发生变化,A也可能需要作出相应调整。Cocos用订阅者模式将事件的触发者和响应者分开。触发者向一个公共的事件分发器发送一个事件消息，事件响应者向事件分发器订阅一个特定类型的消息来响应事件。以图1为例，B创建一个订阅者(ListenerB)并将此订阅者注册至事件分发器中，其中ListenerB附带了响应事件时需要执行的回调函数地址callBackFunc。当事件发生时，A使得事件发生器发出消息通知，以此触发B中的回调函数。

// 事件触发者A 以按下事件 TouchesBegin 为例
    void GLView::handleTouchesBegin(int num,intptr_t ids[],float xs[],float ys[])
    {
        // ...
        touchEvent._eventCode = EventTouch::EventCode::BEGAN;
        // 当游戏发生 TouchesBegin 事件时，通知分发器发送相关事件
        auto dispatcher = Director::getInstance()->getEventDispatcher();
        dispatcher->dispatchEvent(&touchEvent);
    }
    // 事件响应者B
    void Widget::setTouchEnabled(bool enable)
    {
        if (enable == _touchEnabled)
        {
            return;
        }
        _touchEnabled = enable;
        if (_touchEnabled)
        {
            // 为widget创建一个订阅者 
            _touchListener = EventListenerTouchOneByOne::create();
            CC_SAFE_RETAIN(_touchListener);
            _touchListener->setSwallowTouches(true);
            // 将响应事件时需要回调的函数加至订阅者中
            _touchListener->onTouchBegan = CC_CALLBACK_2(Widget::onTouchBegan,this);
            _touchListener->onTouchMoved = CC_CALLBACK_2(Widget::onTouchMoved,this);
            _touchListener->onTouchEnded = CC_CALLBACK_2(Widget::onTouchEnded,this);
            _touchListener->onTouchCancelled = CC_CALLBACK_2(Widget::onTouchCancelled,this);
            // 将此订阅者注册至事件分发器中
            _eventDispatcher->addEventListenerWithSceneGraPHPriority(_touchListener,this);
        }
        else
        {
            _eventDispatcher->removeEventListener(_touchListener);
            CC_SAFE_RELEASE_NULL(_touchListener);
        }
    }

2 Cocos2dx中的事件分发器

2.1 基本组成

事件处理机制的组成部分包括：事件源、订阅者与分发者。事件源包含了该事件的类型Type与listenerID。订阅者包含了订阅者类型与listenerID,因此三者之间的关系是：分发器EventDispatch根据事件的类型找到对应的listenerID,进而找到所有该事件的订阅者。

2.2 注册订阅者

2.2.1 事件优先级

指定事件优先级有两个作用：1）让某些元素优先处理，并不再向后面的订阅者传递；2）控制元素间逻辑处理上的优先级。

// 方式1：通过关联UI指定事件分发优先级
void EventDispatcher::addEventListenerWithSceneGraPHPriority(EventListener* listener,Node* node)
{
    if (!listener->checkAvailable())
        return;
    // 关联到特定node
    listener->setAssociatedNode(node);
    // 优先级数字默认为0
    listener->setFixedPriority(0);
    listener->setRegistered(true);
    addEventListener(listener);
}
// 方式2：指定一个整数的优先级
void EventDispatcher::addEventListenerWithFixedPriority(EventListener* listener,int fixedPriority)
{
    if (!listener->checkAvailable())
        return;

    listener->setAssociatedNode(nullptr);
    listener->setFixedPriority(fixedPriority);
    listener->setRegistered(true);
    listener->setPaused(false);
    addEventListener(listener);
}

关联到具体UI的优先级指定方式很多时候要优于指定整数优先级的方式。后者需要开发者创建并关注一堆毫无意义的优先级枚举变量，这很有可能会导致某些问题，如：UI层级低的事件优先级数值比层级高的数值大，具体表现为：被遮挡的UI响应了触发事件而位于前面的UI却无任何反应。这肯定是不合理的。实际上，通过UI设置事件优先级的机制是在Cocos2dx 3.x之后引入的。

2.2.2 添加订阅者

上述关联代码需要关注的一个函数是addEventListener。事件的分发是可以嵌套的，即可以在一个事件中触发另一个事件。_inDispatch记录了事件的嵌套数目，0表示没有事件需要分发。何时会发生事件的循环嵌套？举例说明：当按下A节点时，分发Touch事件，执行相关onTouchEvent函数，该函数内实现了一个自定义事件，并再次调用事件分发函数，此时就产生了嵌套。

void EventDispatcher::addEventListener(EventListener* listener)
{
    // _inDispatch:事件嵌套数
    if (_inDispatch == 0)
    {
        // 无嵌套时调用
        forceAddEventListener(listener);
    }
    else
    {
        // 存在嵌套时调用
        _toAddedListeners.push_back(listener);
    }
    listener->retain();
}

  1. 无嵌套时的添加过程

    void EventDispatcher::forceAddEventListener(EventListener* listener)
{
    EventListenerVector* listeners = nullptr;
    EventListener::ListenerID listenerID = listener->getListenerID();
    auto itr = _listenerMap.find(listenerID);
    if (itr == _listenerMap.end())
    {
        // 如果_listenerMap中没有当前订阅者类型 创建一个新的订阅者数组 
        listeners = new (std::nothrow) EventListenerVector();
        _listenerMap.emplace(listenerID,listeners);
    }
    else
    {
        listeners = itr->second;
    }
    // 将订阅者加入至当前类型的容器中
    listeners->push_back(listener);
    // 订阅者与UI绑定
    if (listener->getFixedPriority() == 0)
    {
        // 标记当前订阅者类型 该标记用于加速事件排序
        setDirty(listenerID,DirtyFlag::SCENE_GRAPH_PRIORITY);
        auto node = listener->getAssociatedNode();
        // 添加至nodeListenerMap，该map的key为node，value为所有关联到该node的订阅者
        associateNodeAndEventListener(node,listener);
        if (node->isRunning())
        {
            // 节点关联的所有订阅者：setPause(false)|setDirty()
            resumeEventListenersForTarget(node);
        }
    }
    else
    {
        setDirty(listenerID,DirtyFlag::FIXED_PRIORITY);
    }
}

    该过程主要做了两件事：

    • 将传入的订阅者添加至两个容器中：_listenerMap 与 _nodeListenersMap。前者以ListenerID 为key，后者以node为key。使用两个容器，以空间开销换时间检索效率；

    • 标记订阅器：1) 将当前类型的订阅器做标记；2) 将node关联到的所有订阅器做标记。为何要做标记？这是用于加速订阅器的排序。订阅器的优先级随时会发生变动，为了保证事件分发能够按照正确顺序进行，事件分发时必须首先进行订阅器的排序。但为了避免频繁且重复的排序导致的性能问题，在订阅器发生变动时打上标记。排序时仅操作标记过的订阅者。具体排序实现后续会介绍。

      // 标记传入类型的订阅者
void EventDispatcher::setDirty(const EventListener::ListenerID& listenerID,DirtyFlag flag)
{
    // 标记的类型存入 _priorityDirtyFlagMap 映射表
    auto iter = _priorityDirtyFlagMap.find(listenerID);
    if (iter == _priorityDirtyFlagMap.end())
    {
        // 映射表未找到 存入
        _priorityDirtyFlagMap.emplace(listenerID,flag);
    }
    else
    {
        //映射表找到 基于位的或操作更新
        int ret = (int)flag | (int)iter->second;
        iter->second = (DirtyFlag) ret;
    }
}
// 标记传入node关联到的所有订阅者
void EventDispatcher::setDirtyForNode(Node* node)
{
    // Mark the node dirty only when there is an eventlistener associated with it. 
    if (_nodeListenersMap.find(node) != _nodeListenersMap.end())
    {
        _dirtyNodes.insert(node);
    }

    // Also set the dirty flag for node's children
    const auto& children = node->getChildren();
    for (const auto& child : children)
    {
        setDirtyForNode(child);
    }
}
  2. 事件嵌套时的添加过程
    当事件嵌套时，传入的订阅者不会立即被立即添加至相关容器中，而是先放置在待处理容器_toAddedListeners中。这些待处理的订阅者将在当前分发过程结束时加入，具体实现在后文的事件分发中描述。

2.3 事件分发

Touch事件是所有类型中最常用也是最复杂的一种事件，下文将以Touch事件为例详细剖析事件分发的核心过程。

2.3.1 事件触发源

touch事件的触发源在GLView中发生。

// touch begin事件
void GLView::handleTouchesBegin(int num,float ys[])
{
    touchEvent._eventCode = EventTouch::EventCode::BEGAN;
    auto dispatcher = Director::getInstance()->getEventDispatcher();
    dispatcher->dispatchEvent(&touchEvent);
}
// touch move事件
void GLView::handleTouchesMove(int num,float ys[],float fs[],float ms[])
{
    touchEvent._eventCode = EventTouch::EventCode::MOVED;
    auto dispatcher = Director::getInstance()->getEventDispatcher();
    dispatcher->dispatchEvent(&touchEvent);
}
// end or cancel ...

2.3.2 分发过程

事件分发的入口为dispatchEvent,这一函数包含了事件分发的主要过程。我们将逐步研究函数内部细节实现。

void EventDispatcher::dispatchEvent(Event* event)
{
    if (!_isEnabled)
        return;

    updateDirtyFlagForSceneGraph();

    DispatchGuard guard(_inDispatch);

    if (event->getType() == Event::Type::TOUCH)
    {
        dispatchTouchEvent(static_cast<EventTouch*>(event));
        return;
    }
    // ... 其他类型事件处理 略
}

  • updateDirtyFlagForSceneGraph
    当关联的UI发生层级变化时，需要更新该UI节点对应的所有事件分发顺序。如在父控件上有A B两个子节点。起初A遮盖B，之后基于逻辑调整，B层级被调整并高过A，此时B事件响应等级也应当高于A。

    void EventDispatcher::updateDirtyFlagForSceneGraph()
{
    if (!_dirtyNodes.empty())
    {
        for (auto& node : _dirtyNodes)
        {
            auto iter = _nodeListenersMap.find(node);
            if (iter != _nodeListenersMap.end())
            {
                for (auto& l : *iter->second)
                {
                    // 标记node中所有订阅者
                    setDirty(l->getListenerID(),DirtyFlag::SCENE_GRAPH_PRIORITY);
                }
            }
        }
        _dirtyNodes.clear();
    }
}

    _dirtyNodes存放了一堆需要更新其订阅者的节点。这些节点什么时候会被加入至_dirtyNodes中呢？1） 节点的某个订阅者发生变化，如向该节点加入一个订阅者；2）节点的层级发生变化，实现过程如下。

    void Node::setLocalZOrder(int z)
{
    if (getLocalZOrder() == z)
        return;
    // 设置父节点下的层次
    _setLocalZOrder(z);
    if (_parent)
    {
        _parent->reorderChild(this,z);
    }
    _eventDispatcher->setDirtyForNode(this);
}

  • DispatchGuard
    在函数内部创建一个DispatchGuard，该变量被分配在栈上，创建时_inDispatch嵌套数量加1，当前事件分发函数结束时变量自动析构，嵌套数减1。

    class DispatchGuard
{
public:
    DispatchGuard(int& count):_count(count)
    {
        ++_count;
    }

    ~DispatchGuard()
    {
        --_count;
    }

private:
    int& _count;
};

  • dispatchTouchEvent
    该函数包含了Touch触摸事件分发的全部过程，包括：订阅者排序、将事件处理函数分发至订阅者以及更新订阅者。

    void EventDispatcher::dispatchTouchEvent(EventTouch* event)
{
    // 不同类型分开排序
    sortEventListeners(EventListenerTouchOneByOne::LISTENER_ID);
    sortEventListeners(EventListenerTouchAllAtOnce::LISTENER_ID);
    auto oneByOneListeners = getListeners(EventListenerTouchOneByOne::LISTENER_ID);
    auto allAtOnceListeners = getListeners(EventListenerTouchAllAtOnce::LISTENER_ID);

    // If there aren't any touch listeners,return directly.
    if (nullptr == oneByOneListeners && nullptr == allAtOnceListeners)
        return;

    bool isNeedsMutableSet = (oneByOneListeners && allAtOnceListeners);

    const std::vector<Touch*>& originalTouches = event->getTouches();
    std::vector<Touch*> mutableTouches(originalTouches.size());
    std::copy(originalTouches.begin(),originalTouches.end(),mutableTouches.begin());

    // process the target handlers 1st
    if (oneByOneListeners)
    {
        auto mutableTouchesIter = mutableTouches.begin();

        for (auto& touches : originalTouches)
        {
            bool isSwallowed = false;

            auto onTouchEvent = [&](EventListener* l) -> bool { // Return true to break
                EventListenerTouchOneByOne* listener = static_cast<EventListenerTouchOneByOne*>(l);

                // Skip if the listener was removed.
                if (!listener->_isRegistered)
                    return false;

                event->setCurrentTarget(listener->_node);

                bool isClaimed = false;
                std::vector<Touch*>::iterator removedIter;

                EventTouch::EventCode eventCode = event->getEventCode();

                if (eventCode == EventTouch::EventCode::BEGAN)
                {
                    if (listener->onTouchBegan)
                    {
                        isClaimed = listener->onTouchBegan(touches,event);
                        if (isClaimed && listener->_isRegistered)
                        {
                            listener->_claimedTouches.push_back(touches);
                        }
                    }
                }
                else if (listener->_claimedTouches.size() > 0
                         && ((removedIter = std::find(listener->_claimedTouches.begin(),listener->_claimedTouches.end(),touches)) != listener->_claimedTouches.end()))
                {
                    isClaimed = true;
                    switch (eventCode)
                    {
                        case EventTouch::EventCode::MOVED:
                            if (listener->onTouchMoved)
                            {
                                listener->onTouchMoved(touches,event);
                            }
                            break;
                        case EventTouch::EventCode::ENDED:
                            if (listener->onTouchEnded)
                            {
                                listener->onTouchEnded(touches,event);
                            }
                            if (listener->_isRegistered)
                            {
                                listener->_claimedTouches.erase(removedIter);
                            }
                            break;
                        case EventTouch::EventCode::CANCELLED:
                            if (listener->onTouchCancelled)
                            {
                                listener->onTouchCancelled(touches,event);
                            }
                            if (listener->_isRegistered)
                            {
                                listener->_claimedTouches.erase(removedIter);
                            }
                            break;
                        default:
                            CCASSERT(false,"The eventcode is invalid.");
                            break;
                    }
                }
                // If the event was stopped,return directly.
                if (event->isStopped())
                {
                    updateListeners(event);
                    return true;
                }
                if (isClaimed && listener->_isRegistered && listener->_needSwallow)
                {
                    if (isNeedsMutableSet)
                    {
                        mutableTouchesIter = mutableTouches.erase(mutableTouchesIter);
                        isSwallowed = true;
                    }
                    return true;
                }

                return false;
            };
            //
            dispatchTouchEventToListeners(oneByOneListeners,onTouchEvent);
            if (event->isStopped())
            {
                return;
            }
            if (!isSwallowed)
                ++mutableTouchesIter;
        }
    }
    // ... allAtOnceListeners 处理部分 略 
    updateListeners(event);
}
    1）订阅者排序

    EventListenerTouchOneByOne 与 EventListenerTouchAllAtOnce的相关逻辑是分开处理的，因此排序方面也是独立进行。排序前，首先判断当前订阅者类型是否被记录在标记映射表内，如未标记则不进行任何操作；之后基于标记类型判断订阅者需要进行何种类型(数值指定优先级类型 与 节点赋予的优先级类型)的排序。

    void EventDispatcher::sortEventListeners(const EventListener::ListenerID& listenerID)
{
    DirtyFlag dirtyFlag = DirtyFlag::NONE;
    // 先检测当前类型订阅器是否需要排序
    auto dirtyIter = _priorityDirtyFlagMap.find(listenerID);
    if (dirtyIter != _priorityDirtyFlagMap.end())
    {
        dirtyFlag = dirtyIter->second;
    }
    // 仅当当前类型被标记时 再排序，这一优化能较大的提升排序效率
    if (dirtyFlag != DirtyFlag::NONE)
    {
        // Clear the dirty flag first,if `rootNode` is nullptr,then set its dirty flag of scene graph priority
        dirtyIter->second = DirtyFlag::NONE;
        // 订阅者优先级通过数值指定且被标记
        if ((int)dirtyFlag & (int)DirtyFlag::FIXED_PRIORITY)
        {
            sortEventListenersOfFixedPriority(listenerID);
        }
        // 订阅者优先级通过node指定且被标记
        if ((int)dirtyFlag & (int)DirtyFlag::SCENE_GRAPH_PRIORITY)
        {
            auto rootNode = Director::getInstance()->getRunningScene();
            if (rootNode)
            {
              sortEventListenersOfSceneGraPHPriority(listenerID,rootNode);
            }
            else
            {
                dirtyIter->second = DirtyFlag::SCENE_GRAPH_PRIORITY;
            }
        }
    }
}

    下面来看如何对Node指定优先级类型的订阅者排序过程进行分析。该过程首先将需要排序的订阅者筛选出来。可以发现，检索操作十分频繁，检索得事件复杂度至多为O(n)，而排序的最优效率最高为O(nlog(n))，因此排序相较于检索要更加耗时。为保证排序高效完成，在排序前要采用响应手段尽量将无需参与排序的元素剔除；完成筛选后，更新_nodePriorityMap，该表内存储了所有节点对应的优先级，作为后续排序的凭证。为保证节点优先级的实时性与有效性，每次进行排序时都需要从根节点深度遍历一次所有UI；最后基于最新的优先级排序订阅者。

    void ventDispatcher::sortEventListenersOfSceneGraPHPriority(const EventListener::ListenerID& listenerID,Node* rootNode)
{
    auto listeners = getListeners(listenerID);

    if (listeners == nullptr)
        return;
    auto sceneGraphListeners = listeners->getSceneGraPHPriorityListeners();

    if (sceneGraphListeners == nullptr)
        return;

    // Reset priority index
    _nodePriorityIndex = 0;
    _nodePriorityMap.clear();

    visitTarget(rootNode,true);

    // After sort: priority < 0,> 0
    std::stable_sort(sceneGraphListeners->begin(),sceneGraphListeners->end(),[this](const EventListener* l1,const EventListener* l2) {
        return _nodePriorityMap[l1->getAssociatedNode()] > _nodePriorityMap[l2->getAssociatedNode()];
    } );
}

    遍历一遍UI树并获得最新的层级表_nodePriorityMap。为什么要做层级表更新？主要有两个原因：1）保证节点局部层级的准确性：一个父节点下包含一些层级小于0的子节点与一些层级大于等于0的子节点，绘制的时候先绘制层级小于0的，之后是父节点，之后是层级大于等于0的；2）保证节点全局层级的准确性：cocos2dx 3.x版本之后可指定任意节点的全局层级，绘制时会优先绘制全局层级高的。如何满足第一点？很简单，首先对相当节点所有子节点排序以保证层次有序，之后采用中序遍历遍历。巧妙之处在于：中序遍历的结果与节点绘制顺序完全一致。如何满足第二点？借助于_globalZOrderNodeMap映射表容器，以全局层次为key，node为value。没有设置全局层次的默认为0，在中序遍历是按照访问顺序被依次加入容器中，设置了全局层次的，也同理。在最后的节点优先级统计阶段，首先将_globalZOrderNodeMap依照key排序，然后从小到大遍历，将每个关联了订阅器的节点优先级加1。

    // 从根节点中序（深度）遍历UI树，更新_nodePriorityMap
void EventDispatcher::visitTarget(Node* node,bool isRootNode)
{
    // 排序子节点
    node->sortAllChildren();

    int i = 0;
    auto& children = node->getChildren();

    auto childrenCount = children.size();
    // 有子节点 向下遍历
    if(childrenCount > 0)
    {
        Node* child = nullptr;
        // visit children zOrder < 0
        for( ; i < childrenCount; i++ )
        {
            child = children.at(i);

            if ( child && child->getLocalZOrder() < 0 )
                visitTarget(child,false);
            else
                break;
        }
        // 判断该节点是否关联了订阅器
        if (_nodeListenersMap.find(node) != _nodeListenersMap.end())
        {
            _globalZOrderNodeMap[node->getGlobalZOrder()].push_back(node);
        }
        // visit children zOrder >= 0
        for( ; i < childrenCount; i++ )
        {
            child = children.at(i);
            if (child)
                visitTarget(child,false);
        }
    }
    else
    {
        if (_nodeListenersMap.find(node) != _nodeListenersMap.end())
        {
            _globalZOrderNodeMap[node->getGlobalZOrder()].push_back(node);
        }
    }
    // 所有子节点均访问结束
    if (isRootNode)
    {
        std::vector<float> globalZOrders;
        globalZOrders.reserve(_globalZOrderNodeMap.size());

        for (const auto& e : _globalZOrderNodeMap)
        {
            globalZOrders.push_back(e.first);
        }

        std::stable_sort(globalZOrders.begin(),globalZOrders.end(),[](const float a,const float b){
            return a < b;
        });

        for (const auto& globalZ : globalZOrders)
        {
            for (const auto& n : _globalZOrderNodeMap[globalZ])
            {
                // 依照遍历顺序 优先级+1
                _nodePriorityMap[n] = ++_nodePriorityIndex;
            }
        }

        _globalZOrderNodeMap.clear();
    }
}

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