Godot4.x的整体架构图解析-源码阅读

最新推荐文章于 2025-11-25 02:18:28 发布

原创最新推荐文章于 2025-11-25 02:18:28 发布 · 709 阅读

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Godot整体架构图解析

阅读背景

Godot的架构图，官网中自有记载，比如4.x版本的Godot的架构图，如下所示：

上述这个构架图初次看的时候是感觉有些混乱，因为按照Godot开发文档来看，有些箭头是代表调用，有些代表继承，有些又代表组合…但是图中却都用箭头代表了，让人很容易混淆。

为了更好的理解Godot开发，利于自己理解Godot的类，特别是那些常见的类，比如Node、Node2D等，这个文章将参考Godot的开发文档绘制出Godot架构的UML类图。

Godot架构的UML类图

在这里插入图片描述

特殊关系的说明

从Godot编辑器上，有时很难获取这些类之间的关系，十分容易搞乱之间的对象关系。

因此下述将基于Godot4.4.1-stable的github源码以及个人理解，阐述其中一些容易混淆的关系。

Variant与Object：关联

首先查看core\variant\variant.h头文件

该头文件主要定义了Variant类声明，关键代码如下所示

class Variant {
    // 其他
private:
    // Variant takes 24 bytes when real_t is float, and 40 bytes if double.
    // It only allocates extra memory for AABB/Transform2D (24, 48 if double),
    // Basis/Transform3D (48, 96 if double), Projection (64, 128 if double),
    // and PackedArray/Array/Dictionary (platform-dependent).
    Type type = NIL;
    union {
        bool _bool;
        int64_t _int;
        double _float;
        Transform2D *_transform2d;
        ::AABB *_aabb;
        Basis *_basis;
        Transform3D *_transform3d;
        Projection *_projection;
        PackedArrayRefBase *packed_array;
        void *_ptr; //generic pointer
        uint8_t _mem[sizeof(ObjData) > (sizeof(real_t) * 4) ? sizeof(ObjData) : (sizeof(real_t) * 4)]{ 0 };
    } _data alignas(8);
    // 其他
    struct ObjData {
        ObjectID id;
        Object *obj = nullptr;

        void ref(const ObjData &p_from);
        void ref_pointer(Object *p_object);
        void ref_pointer(RefCounted *p_object);
        void unref();

        template <typename T>
        _ALWAYS_INLINE_ void ref(const Ref<T> &p_from) {
            if (p_from.is_valid()) {
                ref(ObjData{ p_from->get_instance_id(), p_from.ptr() });
            } else {
                unref();
            }
        }
    };
}

回答疑问：Godot编辑器中对Variant的介绍是20字节的空间占用，那么实际上是多少呢？
- 回答：Variant的内存占用是sizeof(Variant)=(8+4*sizeof(real_t))，因此如果real_t是float，那么Variant内存占用是24字节
  - Type type: 4bytes
  - 补齐8字节的空间: 4bytes
  - _data空间: 16bytes
这里可以看出：Variant就是一个可以代表/指代Godot用到的所有数据类型的一个通用对象，那么Object在哪儿呢？

再来看看core\variant\variant.cpp源文件

重点关注Variant(Object* )初始化实现：

Variant::Variant(const Object *p_object) :
        type(OBJECT) {
    _get_obj() = ObjData();
    _get_obj().ref_pointer(const_cast<Object *>(p_object));
}
Variant::ObjData &Variant::_get_obj() {
    // _data._mem就是包含了Object对象指针的结构体
    return *reinterpret_cast<ObjData *>(&_data._mem[0]);
}
void Variant::ObjData::ref_pointer(Object *p_object) {
    // Mirrors Ref::ref_pointer in refcounted.h
    if (p_object == obj) {
        return;
    }

    ObjData cleanup_ref = *this;

    if (p_object) {
        *this = ObjData{ p_object->get_instance_id(), p_object };
        if (p_object->is_ref_counted()) {
            RefCounted *reference = static_cast<RefCounted *>(p_object);
            if (!reference->init_ref()) {
                *this = ObjData();
            }
        }
    } else {
        *this = ObjData();
    }

    cleanup_ref.unref();
}

因此，很容易看出_data._mem就是包含了Object对象指针的结构体，因此Variant关联了Object。

Scene中的模块与Server中的模块：依赖

我们以Sprite2D模块的绘图进行举例说明，首先追踪路径

1、传入纹理

void Sprite2D::set_texture(const Ref<Texture2D> &p_texture) {
    if (p_texture == texture) {
        return;
    }

    if (texture.is_valid()) {
        texture->disconnect_changed(callable_mp(this, &Sprite2D::_texture_changed));
    }

    texture = p_texture;

    if (texture.is_valid()) {
        texture->connect_changed(callable_mp(this, &Sprite2D::_texture_changed));
    }

    queue_redraw(); // 2、纹理改变，入队重绘命令
    emit_signal(SceneStringName(texture_changed));
    item_rect_changed();
}

2、纹理改变，入队重绘命令

void CanvasItem::queue_redraw() {
    ERR_THREAD_GUARD; // Calling from thread is safe.
    if (!is_inside_tree()) {
        return;
    }
    if (pending_update) {
        return;
    }

    pending_update = true;

    callable_mp(this, &CanvasItem::_redraw_callback).call_deferred(); // 3、
}

3、进入画布基类的重绘命令

void CanvasItem::_redraw_callback() {
    if (!is_inside_tree()) {
        pending_update = false;
        return;
    }

    RenderingServer::get_singleton()->canvas_item_clear(get_canvas_item());
    //todo updating = true - only allow drawing here
    if (is_visible_in_tree()) {
        drawing = true;
        current_item_drawn = this;
        notification(NOTIFICATION_DRAW);
        emit_signal(SceneStringName(draw));
        GDVIRTUAL_CALL(_draw);
        current_item_drawn = nullptr;
        drawing = false;
    }
    //todo updating = false
    pending_update = false; // don't change to false until finished drawing (avoid recursive update)
}

3.1： 调用了RenderingServer执行清楚老的纹理

RenderingServer::get_singleton()->canvas_item_clear(get_canvas_item());

3.2：发出NOTIFICATION_DRAW，执行Sprite2D的_notification

void Sprite2D::_notification(int p_what) {
    switch (p_what) {
        case NOTIFICATION_DRAW: {
            if (texture.is_null()) {
                return;
            }

            RID ci = get_canvas_item();

            Rect2 src_rect, dst_rect;
            bool filter_clip_enabled;
            _get_rects(src_rect, dst_rect, filter_clip_enabled);

            texture->draw_rect_region(ci, dst_rect, src_rect, Color(1, 1, 1), false, filter_clip_enabled); // 下一步
        } break;
    }
}

3.3：Texture2D的绘制，调用了RenderingServer执行纹理的绘制

void Texture2D::draw_rect_region(RID p_canvas_item, const Rect2 &p_rect, const Rect2 &p_src_rect, const Color &p_modulate, bool p_transpose, bool p_clip_uv) const {
    if (GDVIRTUAL_CALL(_draw_rect_region, p_canvas_item, p_rect, p_src_rect, p_modulate, p_transpose, p_clip_uv)) {
        return;
    }
    RenderingServer::get_singleton()->canvas_item_add_texture_rect_region(p_canvas_item, p_rect, get_rid(), p_src_rect, p_modulate, p_transpose, p_clip_uv);
}