可以失效的资源的 RAII

Question

我是一个业余爱好者 C++ 和 DirectX 程序员，所以我拥有的大部分知识都来自旧的游戏开发书籍，其中的代码设计只是为了得到一些东西运行作为演示，即使是最简单的程序也给我留下了很多设计考虑因素。在开发这样一个程序的过程中，我最近了解到 RAII，所以我决定尝试一下这个设计模式，因为据我了解，一个对象在构造时应该是可用和有效的，这大大简化了对象可以被程序使用。以前，我一直在我的一些对象中使用 create() & destroy() 模式，这导致在大多数成员函数中进行大量验证检查。

在程序的体系结构中，我有很少的图形对象是 DirectX 资源的包装器，其中之一是 Texture 对象。例如，如果我想渲染瓦片地图，我可以使用指向 AnimatedImage 对象的指针构建 Tile 个对象，这些对象使用指向 Texture 个对象的指针构建。

使用DirectX的问题是图形设备有时会丢失，例如在程序执行期间更新视频卡的驱动程序。当这些事件发生时，必须释放并重新获取现有的图形资源才能继续正常渲染，包括 Texture 对象的销毁和重建。这使得 RAII 设计模式的使用看起来可能不是最佳选择。我需要重新创建 Texture 个对象，重新创建 AnimatedImage 个对象，然后重新创建 Tile 个对象。这似乎非常麻烦，因为重新创建的某些对象将包含的不仅仅是图像数据。

因此，如果我们从一些示例代码开始（不准确，但可以达到目的）：

// Construct graphics objects into some structure we will pass around.
graphics.pDevice = new GraphicsDevice(windowHandle, screenWitdth, screenHeight);
graphics.pTexture1 = new Texture(graphics.pDevice, width1, height1, pPixelData1);
graphics.pTexture2 = new Texture(graphics.pDevice, width2, height2, pPixelData2);
graphics.pSpriteBuffer = new SpriteBuffer(graphics.pDevice, maxSprites);

在为瓦片地图构建对象的程序中的其他地方：

// Construct some in-game animations.
images.pGrass = new AnimatedImage(graphics.pTexture1, coordinates1[4], duration1);
images.pWater = new AnimatedImage(graphics.pTexture2, coordinates2[4], duration2);

// Construct objects to display the animation and contain physical attributes.
thisMap.pMeadowTile = new Tile(images.pGrass, TILE_ATTRIBUTE_SOFT);
thisMap.pPondTile = new Tile(images.pWater, TILE_ATTRIBUTE_SWIMMABLE);

然后在渲染过程中：

while (gameState.isRunning())
{
    graphics.pSpriteBuffer->clear();
    thisMap.bufferSprites(graphics.pSpriteBuffer);
    graphics.pSpriteBuffer->draw();
    if (graphics.pDevice->present() == RESULT_COULD_NOT_COMPLETE)
    {
         // Uh oh! The device has been lost!
         // We need to release and recreate all graphics objects or we cannot render.
         // Let's destruct the sprite buffer, textures, and graphics device.
         // But wait, our animations were constructed with textures, the pointers are
         //   no longer valid and must be destructed.
         // Come to think of it, the tiles were created with animations, so they too 
         //   must be destructed, which is a hassle since their physical attributes
         //   really are unrelated to the graphics.
         // Oh no, what other objects have graphical dependencies must we consider?
    }
}

我是否在这里遗漏了一些设计概念，或者这是 RAII 工作的情况之一，但如果存在大量对象到对象的依赖性，则成本过高？是否有任何已知的设计模式专门适用于这种情况？

以下是我想到的一些方法：

为图形对象配备recreate()方法。优点是任何指向纹理的对象都可以保留该指针而不会被销毁。缺点是如果重新获取失败，我会留下一个僵尸对象，它并不比 create() & destroy() 模式好。
使用所有图形对象的注册表添加间接级别，这些对象将 return 指向 Texture 指针或指向 Texture 指针的索引这样就不需要销毁依赖图形的现有对象。优点和缺点与上面相同，但增加了间接开销的缺点。
存储程序的当前状态并回退直到图形对象被重新获取，然后以它所在的状态重建程序。我想不出真正的优势，但似乎最 RAII 合适。缺点是在不太常见的情况下实现它的复杂性。
将对象的所有视觉表示与其物理表示完全分离。优点是实际上只有需要重新创建的对象是有效的，这可以使程序的其余部分保持有效状态。缺点是物理和视觉对象仍然需要以某种方式相互了解，这可能会导致一些臃肿的对象管理代码。
中止程序执行。优点是这很容易，并且很少为不经常发生的事情花费很少的工作。缺点是使用该程序的任何人都会感到沮丧。

Answer 1

第一个解决方案

对于 2000 年代后期（至少对于桌面图形而言），这是一个很好的问题。在 2015 年，你最好忘记 DirectX 9，因为它的设备丢失了，转而使用 DirectX 11（甚至即将推出的 DirectX 12）。

第二种解决方案

如果您仍然想坚持使用已弃用的 API（或者如果您同时在移动设备上使用类似 OpenGL ES 的东西，其中上下文丢失是常见事件），有一种方法非常有效好吧（等等）。基本上都是你的混搭

Equip the graphics objects with a recreate() method

和

Add a level of indirection using a registry of all graphics objects

这里是：

使用 Factory pattern 重构您的代码：强制用户使用函数分配新资源（包装 new、std::make_shared 或您在其中使用的任何内容）

auto resource = device->createResource(param0, param1);

让工厂以某种方式记住资源

std::vector<IResourcePtr> resources;

ResourcePtr Device::createResource(T param0, U param1)
{
    auto resource = std::make_shared<Resource>(this, param0, param1);
    resources.push_back(resource);
    return resource;
}

让资源记住它的参数（如果需要，可以在运行时更改它们，但也应该保存。对于大的或昂贵的参数对象，使用 Proxy pattern）
```
Resource::Resource(IDevice* device, T param0, U param1)
   : m_device(device)
   , m_param0(param0)
   , m_param1(param1)
{
    create(); // private
}
```

在设备丢失事件中，释放所有对象，然后重新创建它们

while (rendering)
{
    device->fixIfLost();
    ...
}

void Device::fixIfLost()
{
    if(isLost())
    {
        for(auto&& resource: resources)
            resource->reload();
    }
}

void Resource::reload()
{
    release(); // private
    create();  // private
}

您可以在此基础上构建更复杂、更智能的系统。

可以失效的资源的 RAII

RAII for resources that can be invalidated

c++

resources

directx

raii

第一个解决方案

第二种解决方案

相关说明：