Ulua对象管理方式

时间：2023-03-09 09:17:38
Ulua对象管理方式

不管是C++中还是在C#中，在都绕不开一个问题：类对象怎么在Lua中使用的问题，还好Lua提供了Userdata以及ligh Userdata结构类型，通过扩展可以处理这方面的问题。现在的很多框架也大致类似的方式进行处理。

在前面的一些笔记<Lua 与 C 交互之UserData（4）>中提到过几个使用宿主类对象中的问题：

  1. 数据内存
  2. 生命周期
  3. 数据操作

那篇文章中给出的案例是《Lua程序设计》中给出的教程，数据放在Lua中，由Lua来管理对象的内存数据，这种方式未必不好，需要优化的是可以在userdata的metatable中增加__gc元方法，去通知宿主语言释放信息，避免宿主语言中对空指针的使用。

Ulua对象管理方式：Ulua采用对象数据在C#层，userdata值记录对象在c#数组中index，并在metatable提供查找对象、访问对象方法的能力以及释放对象时清除c#数据的能力。当然不同的类型Ulua提供的metatable也不尽相同，暂且已class_object来了解这个过程。

支持对象方法访问

在1.03版本以后，ULua中增加了很多其他类型的支持，比如enum、array等，对于每种类型，都会提供对应的metatable提供访问类元素的能力，比如Object_class。当然metatable也可以用作类型的判断。

 private void createIndexingMetaFunction(IntPtr luaState)

 {

     LuaDLL.lua_pushstring(luaState, "luaNet_indexfunction");

     LuaDLL.luaL_dostring(luaState, MetaFunctions.luaIndexFunction);

     //LuaDLL.lua_pushstdcallcfunction(luaState,indexFunction);

     LuaDLL.lua_rawset(luaState, (int)LuaIndexes.LUA_REGISTRYINDEX);

 }

//创建物体时

private void pushNewObject(IntPtr luaState, object o, int index, string metatable)

{

	...

    if (metatable == "luaNet_metatable")

    {

        // Gets or creates the metatable for the object's type

        //string meta = t.AssemblyQualifiedName

        //LuaDLL.luaL_getmetatable(luaState, meta);

        Type t = o.GetType();

        PushMetaTable(luaState, o.GetType());

        if (LuaDLL.lua_isnil(luaState, -1))

        {

            string meta = t.AssemblyQualifiedName;

            Debugger.LogWarning("Create not wrap ulua type:" + meta);

            LuaDLL.lua_settop(luaState, -2);

            LuaDLL.luaL_newmetatable(luaState, meta);

            LuaDLL.lua_pushstring(luaState, "cache");

            LuaDLL.lua_newtable(luaState);

            LuaDLL.lua_rawset(luaState, -3);

            LuaDLL.lua_pushlightuserdata(luaState, LuaDLL.luanet_gettag());

            LuaDLL.lua_pushnumber(luaState, 1);

            LuaDLL.lua_rawset(luaState, -3);

            LuaDLL.lua_pushstring(luaState, "__index");

            LuaDLL.lua_pushstring(luaState, "luaNet_indexfunction");

            LuaDLL.lua_rawget(luaState, (int)LuaIndexes.LUA_REGISTRYINDEX);

            LuaDLL.lua_rawset(luaState, -3);

            LuaDLL.lua_pushstring(luaState, "__gc");

            LuaDLL.lua_pushstdcallcfunction(luaState, metaFunctions.gcFunction);

            LuaDLL.lua_rawset(luaState, -3);

            LuaDLL.lua_pushstring(luaState, "__tostring");

            LuaDLL.lua_pushstdcallcfunction(luaState, metaFunctions.toStringFunction);

            LuaDLL.lua_rawset(luaState, -3);

            LuaDLL.lua_pushstring(luaState, "__newindex");

            LuaDLL.lua_pushstdcallcfunction(luaState, metaFunctions.newindexFunction);

            LuaDLL.lua_rawset(luaState, -3);

        }

    }

    else

    {

        LuaDLL.luaL_getmetatable(luaState, metatable);

    }

    ...

}

在添加新对象的时候，会创建的Metatable，并设置元方法。通过 _ _ index实现对类对象的访问，当然这里是通过反射机制来实现的。

通过Wraper全局注册的方式并不需要这里的_ _index的访问了。Ulua经过几个版本的更新，代码相当的混乱了。到 toLuaC#中其实__Index已经删除。

对象管理

对象列表

C#维护一个weak table，以数组index为key记录对象userdata数据。

 private void createLuaObjectList(IntPtr luaState)

 {

     LuaDLL.lua_pushstring(luaState, "luaNet_objects");

     LuaDLL.lua_newtable(luaState);

     LuaDLL.lua_pushvalue(luaState, -1);

     weakTableRef = LuaDLL.luaL_ref(luaState, LuaIndexes.LUA_REGISTRYINDEX);

     LuaDLL.lua_pushvalue(luaState, -1);

     LuaDLL.lua_setmetatable(luaState, -2);

     LuaDLL.lua_pushstring(luaState, "__mode");

     LuaDLL.lua_pushstring(luaState, "v");

     LuaDLL.lua_settable(luaState, -3);

     //LuaDLL.lua_setmetatable(luaState,-2);

     LuaDLL.lua_settable(luaState, (int)LuaIndexes.LUA_REGISTRYINDEX);

 }

增加对象

在添加物体时 会产生一个index作为该object唯一的参数保存在一张C#列表中，并将这个Indx和userdata数据放在一个weaktable(weakTableRef为LuaIndexes.LUA_REGISTRYINDEX表中索引)。

private void pushNewObject(IntPtr luaState, object o, int index, string metatable)

{

    LuaDLL.lua_getref(luaState, weakTableRef);

    LuaDLL.luanet_newudata(luaState, index);

    ...

    //创建metatable，并放在入栈

    ...

    LuaDLL.lua_setmetatable(luaState, -2);

    LuaDLL.lua_pushvalue(luaState, -1);

    LuaDLL.lua_rawseti(luaState, -3, index);

    LuaDLL.lua_remove(luaState, -2);

    ...

}

//返回新的Index

int addObject(object obj)

{

	// New object: inserts it in the list

	int index = nextObj++;

	objects[index] = obj;

	objectsBackMap[obj] = index;

	return index;

}

获取对象

顺便提一下UserData中存储的是index值，了解下luanet_newudata接口的实现就可以明白。

LUALIB_API void luanet_newudata(lua_State *L,int val)

{

  int* pointer=(int*)lua_newuserdata(L,sizeof(int));

  *pointer=val;

}

那怎么获取对象呢？既然知道userdata中存储的是index的数据，那么就可以在获取userdata之后，直接在C#中查表获得对象。

LUALIB_API int luanet_rawnetobj(lua_State *L,int index)

{

  int *udata = lua_touserdata(L,index);

  if(udata!=NULL) return *udata;

  return -1;

}

//C#中接口

 internal object getRawNetObject(IntPtr luaState, int index)

 {

     int udata = LuaDLL.luanet_rawnetobj(luaState, index);

     object obj = null;

     objects.TryGetValue(udata, out obj);

     return obj;

 }

删除对象

既然对象保存在C#层，那Lua中如果释放了该对象，C#层如何释放呢？还是通过metatable中元方法，[Lua5.1中userdata支持_ GC方法][3]，对象被Lua回收期释放的时候调用这个方法。C#层中将对象移除。

internal void collectObject(int udata)

 {

     object o;

     bool found = objects.TryGetValue(udata, out o);

     // The other variant of collectObject might have gotten here first, in that case we will silently ignore the missing entry

     if (found)

     {

         objects.Remove(udata);

         if (o != null && !o.GetType().IsValueType)

         {

             objectsBackMap.Remove(o);

         }

     }

 }

对于增加新物体时，如果发现这个对象在C#缓冲列表中存在，但是在Lua中不存在，那就可以删除了。这里有使用到weak table，也就是如果userdata不在被引用，就会被Lua垃圾收集器回收。

 public void pushObject(IntPtr luaState, object o, string metatable)

 {

     if (o == null)

     {

         LuaDLL.lua_pushnil(luaState);

         return;

     }

     int index = -1;

     // Object already in the list of Lua objects? Push the stored reference.

     bool beValueType = o.GetType().IsValueType;

     if (!beValueType && objectsBackMap.TryGetValue(o, out index))

     {

         if (LuaDLL.tolua_pushudata(luaState, weakTableRef, index))

         {

             return;

         }

// Note: starting with lua5.1 the garbage collector may remove weak reference items (such as our luaNet_objects values) when the initial GC sweepoccurs, but the actual call of the __gc finalizer for that object may not happen until a little while later.  During that window we might call this routine and find the element missing from luaNet_objects, but collectObject() has not yet been called.  In that case, we go ahead and call collect object here

// did we find a non nil object in our table? if not, we need to call collect object Remove from both our tables and fall out to get a new ID

         collectObject(o, index);

     }

     index = addObject(o, beValueType);

     pushNewObject(luaState, o, index, metatable);

 }

存在的问题

  1. 如果Lua中一直持有对象引用，就不会释放这个对象，造成无法回收
  2. 物体不使用的时候直接Destroy掉，会增加GC消耗，增加pool的会更合理一点

    在后续版本中对这些情况也做了对应的优化。

[2]:http://www.cnblogs.com/zsb517/p/6423342.html “Lua 基础之Weak Table（5）”

[3]:http://www.cnblogs.com/zsb517/p/6423472.html "Lua基础之MetaTable（6）"

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