Convert this: peculiarities of cross-platform mobile game development at Vizor

Who am I ?
Previously at:
«Unity3D глазами программиста графики»
DevGamm! Минск, осень 2014.
Роман Чеховский
• Архитектор мобильного движка Vizor
Games.
• 4+ лет опыта работы с графикой,
мобильными играми, и движками.
• Работал с Unity3D, UE, Cocos2D, libgdx,
Urho3D, Ogre3D, Adobe flash, Irrlicht,
проприетарными технологиями.

• Развивался в процессе разработки проекта.
• Кроссплатформенный:
Windows, OS X, Linux – JDK.
Android 4.0+, iOS – Native
(conversion).
• Первый релиз – “Зомби Инфо” – Апрель
2013.
• Множество структурных и функциональных
оптимизаций для мобильных устройств.
• Data-driven насколько это возможно.
• Смычка с API устройств через бриджи на
С++.
Cобственный мобильный
движок

–
• Много runtime-проверок.
• Отсутствие значимых типов,
• Отсутствие делегатов.
• Отсутствие обобщенных типов
во время выполнения.
• Издержки на сборку мусора.
• Нет среды выполнения на iOS.
Java как язык разработки
+
• Типобезопасность.
• Отсутствие pointer
arithmetic.
• Большая стандартная
библиотека.
• Средства выразительности.
• Автоматическая сборка
мусора.
• Приемлемая
производительность.
jMonkeyEngine
1 http://jmonkeyengine.org - jMonkeyEngine official site
2 https://libgdx.badlogicgames.com - ligGDX official site

Коллекции
! Error(x, y): java: generic array creation
1. Не могут содержать примитивы
решение: Не изобретать своих коллекций для ссылочных
типов.
решение: IntArrayList, FloatArrayList, IntIntHashMap, etc, не реализующие iterator().
3. Присутствует type erasure и издержки на приведение типов в run-
timeрешение: Насколько это возможно, ускорить cast и instanceof на runtime-
уровне.
2. Нельзя инстанциировать generic array
public class ArrayList0<T> extends ...
{
private T[] objects;
public ArrayList0(int capacity)
{
objects = new T[capacity];
}
// и так далее
}
public class ArrayList1<T> extends ...
{
private T[] elements;
public ArrayList1(Class<T> klass, int capacity)
{
elements = java.lang.reflect.Array.newInstance(
klass,
capacity
);
}
// и так далее
}

Значимые типы
1. Их нет :(
List<Vertex3D> vs = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < ...; ++i)
vs.add(new Vertex3D());
context.setStreamSource(vs);
• Колоссальные расходы на инстанциирование
• Footprint объектов
2. …но с этим можно жить :)
public class Vertex3DModel extends VertexModel
{
VertexElem position = VertexElem.POSITION3F;
VertexElem rotation = VertexElem.ROTATION4F;
VertexElem scale = VertexElem.SCALE3F;
}
• Невыровненная память
Vertex3DModel m = new Vertex3DModel();
VertexArray vs = new VertexArray(m);
for (int i = 0; i < ...; ++i)
vs.add(...);
context.setStreamSource(vs);
• Данные хранятся в виде float[]
• Инты кладем используя floatToRawIntBits()
• Байты упаковыаем в int’ы
• Значительный overhead для GC
Проблемы: Факты:
• Double-precision пока без необходим
public class Vertex3D extends Vertex
{
Vector3 position = new Vector3();
Quaternion rotation = new Quaternion();
Vector3 scale = new Vector3();
}

Performanc
e
Apple
iOS
Java -
проблемы
JNI-бриджинг AOT-компиляцияКонверсия кода
J2ObjC RoboVM
3 https://github.com/google/j2objc - j2ObjC github repo
4 https://github.com/robovm/robovm - RoboVM github repo
j2cpp2 Java DesktopNative plug-ins

Конвертер -
требования
• Конверсия исходного кода на java в С++ 11.
• Совместимость с java 1.8 (lambdas, method
references).
• Высокая скорость конверсии на многоядерном
железе.
• Читаемость и отлаживаемость сгенерированного
кода.

Конвертер: AST
*.java Compilatio
n
unit
Concurrenc
ypackage com.vizor.data;
class A<T> extends ... implements ...
{
private T[] field;
public A(T[] data)
{
field = data;
}
/** Выводит на экран i’й аргумент
* @param i индекс
*/
public void foo(int arg)
{
System.out.println(field[arg]);
}
}
5
Lexer Parser+
5 https://github.com/javaparser/javaparser - javaparser library github repo
Class Declaration
MethodsExtension
Class Name
Class Name
Method Declaration
Method Name Comment
Method Body
Assignment Invocation
ValueTarget Target Method
name

Конвертер:
CST
Compilatio
n
unit
FP
Visitor
SP
Visitor
TP
Visitor
CST
project
Concurrenc
y
Write
Atomicity
@Override
protected int foo()
{
String msg = “Hello” + “world”;
int n = 0;
for (int i = 0; i < msg.length(); ++i)
{
if (msg.charAt(i) == ‘o’)
n++;
}
return n;
}
Method: com.vizor.B.foo():int
overrides com.vizor.A.foo():int
Class: java.lang.String
Method: java.lang.String.length():int
Method: java.lang.String.charAt(int):char
Method: java.lang.String.append(S):S
В AST указания типа - строки

Конвертер: Visitors
1. FP Visitor – Объявления классов, интерфейсов, перечислений.
2. SP Visitor – Конструкторы, поля, методы, константы перечислений.
3. TP Visitor – Циклы, блоки кода, операторы, вызовы методов и
приведения типов.
• СST Project – база знаний о связях в AST.
• Информация о типах собирается в bulk type cache.
• Помечаются ссылки на использованные типы, переопределенные
методы, etc.
• Помечаются ссылки на вызываемые методы и использованные поля.
• На следующем этапе код обрабатывается процессорами.

Конвертер: Процессоры
1.Var Args remover
2.Generics remover
3.Anonymous class remover
4.Inner class remover
5.Nested class remover
6.For Each remover
7.Auto boxing remover
8.Enum remover
9.Conflicting names renamer
10.Method return type fixer
11.Method redeclaration fixer
12.String finalizer
13.Explicit constructor call adder
class ShapeBuilder {
public Shape build() {
....
}
class CircleBuilder extends ShapeBuilder {
@Override
public Circle build() {
....
}
CircleBuilder cb = new CircleBuilder();
Circle c = cb.build();
Method redeclaration fixer:
class CircleBuilder extends ShapeBuilder {
@Override
public Shape build() {
....
}
CircleBuilder cb = new CircleBuilder();
Circle c = (Circle)cb.build();

Конвертер:
Печать
CST
project
HPP
Printer
CPP
Printer
method prototypes
class declarations
class definition
using types
fields
method bodies
#include files
statics init
A.hpp A.cpp
HPP
Printer
CPP
Printer
B.hpp B.cpp
HPP
Printer
CPP
Printer
C.hpp C.cpp
A B C … Z
A (class) B (class) C (class)
Thread Pool

Конвертер: Showcase
public static void unique(List<? extends Item> list)
{
Iterator<? extends Item> it = list.iterator();
int count = 0;
while (it.hasNext())
{
Item object = it.next();
for (int i = 0; i < count; i++)
{
Item o = list.get(i);
if (o.id.equals(object.id))
{
it.remove();
count--;
break;
}
}
count++;
}
}
jvmtypes::jvoid Item::unique(List* list)
{
Iterator* it = list->iterator();
jvmtypes::jint count = 0;
while (it->hasNext())
{
Item* object = (jCAST<Item>(it->next()));
for (jvmtypes::jint i = 0; i < count; i++)
{
Item* o = (jCAST<Item>(list->get(i)));
if (o->id->equals(object->id))
{
it->remove();
count--;
break;
}
}
count++;
}
}

List<GameObject> l = new ArrayList<>(42);
// ...
GameObject o = l.get(0);
List l = new ArrayList(42);
// ...
GameObject o = (GameObject) l.get(0);
NEW java/util/ArrayList
DUP
INVOKESPECIAL java/util/ArrayList.<init> ()V
ASTORE 1
ALOAD 1
ICONST_0
INVOKEINTERFACE java/util/List.get (I)Ljava/lang/Object
CHECKCAST com/vizor/mobile/engine/GameObject
ASTORE 2
List* vectors = ArrayList::$alloc()->$ctor_ArrayList(42);
// ...
GameObject* v = static_cast<GameObject*>(vectors->get(0));
Type erasure
Такого простого приведения типа очевидно недостаточно. Почему?

public class GameObject extends ? implements ?
class GameObject : public Entity, public Serializable, public virtual Object
java.lang.Object
com.vizor.Entityjava.lang.Serializable
com.vizor.GameObject
<<implements>> <<extends>>
virtual inheritancevirtual inheritance
Virtual inheritance
static_cast - статическое преобразование c проверкой в compile time.
! Cannot cast ‘Base *' to ‘Derived *' via virtual base ‘Base'
reinterpret_cast - смена представления указателя или ссылки без каких бы то ни было проверок или гарантий ни
в compile time, ни в runtime.

Type traits
dynamic_cast – динамическое преобразование указателя или ссылки с проверкой в runtime.
Медленный, требует опцию -frtti
Object* o = ->ctor_GameObject(...);
ADDRESSADDRESS + THUNK
GameObject::$alloc()
“INVOKESPECIAL”
Таким образом суть каста сводится к убиранию этого adjusment’a c с проверкой достижимости.
java.lang.Object
java.lang.Serializable
com.vizor.Entity
com.vizor.GameObject
6 http://www.programering.com/a/MDOxgTNwATM.html - memory layout for dynamic objects
Object* o = new GameObject();
GameObject* go = dynamic_cast<GameObject>(o);
std::cout << (uintptr_t)o; // 0x10000010
std::cout << (uintptr_t)go; // 0x10000000
o != go

jCAST
GameObject* o = jCAST<GameObject>(o); ->
return (GameObject*)o->$cast_to(GameObject::CLASS_ID);
void* $getPointer()
{
return this;
}
void* $castTo(const int to)
{
switch (to)
{
case GameObject::CLASS_ID:
return GameObject::$getPointer()
case Serializable::CLASS_ID:
return Serializable::$getPointer();
case Entity::CLASS_ID:
return Entity::$getPointer();
case Object::CLASS_ID:
return Object::$getPointer();
default:
return 0;
}
}
7 http://www.drdobbs.com/cpp/multiple-inheritance-considered-useful - dynamic_cast trough vtable
0
10000000
20000000
30000000
40000000
50000000
60000000
dynamic_cast jCAST
5-10X speed-up on real hardware

1. Java, на самом деле, подходит как язык для
написания движка, с принятием во внимание её
особенностей.
Выводы:
2. Любая проблема может быть достойно решена на
архитектурном уровне.
3. Индустрия показывает, что конверсия кода –
перспективное решение, к которому разработчики
прибегают всё чаще.

Спасибо за внимание!
Вопросы…?

Convert this: peculiarities of cross-platform mobile game development at Vizor

More Related Content

What's hot (20)

Similar to Convert this: peculiarities of cross-platform mobile game development at Vizor (20)

More from DevGAMM Conference (20)

Convert this: peculiarities of cross-platform mobile game development at Vizor

Editor's Notes