面试题：Objective-C中Metal图形API的资源管理

Question

在Objective-C中使用Metal图形API时，简述如何管理纹理（texture）、缓冲区（buffer）等资源以避免内存泄漏，以及在资源创建和销毁过程中的关键步骤是什么？

Answer 1

管理纹理和缓冲区资源避免内存泄漏

1. 纹理管理
   • 创建时：
     • 使用MTLTextureDescriptor来配置纹理属性，如像素格式、尺寸、内存模式等。例如：

MTLTextureDescriptor *textureDescriptor = [MTLTextureDescriptor texture2DDescriptorWithPixelFormat:MTLPixelFormatRGBA8Unorm width:width height:height mipmapped:NO];
id<MTLTexture> texture = [device newTextureWithDescriptor:textureDescriptor];

• 使用期间：
  • 确保纹理在渲染循环中被正确引用。不要在纹理正在被GPU使用时尝试释放它。通常，这意味着要在渲染命令编码器完成渲染操作后，再考虑释放纹理。
• 释放时：
  • 当纹理不再需要时，确保没有其他对象持有对它的强引用。在ARC（自动引用计数）环境下，只要没有强引用指向纹理对象，系统会自动释放其内存。在MRC（手动引用计数）环境下，调用[texture release]来释放纹理。

2. 缓冲区管理
   • 创建时：
     • 使用MTLBufferDescriptor配置缓冲区属性，如大小、使用目的（例如MTLResourceStorageModeShared表示共享模式）。例如：

MTLBufferDescriptor *bufferDescriptor = [MTLBufferDescriptor new];
bufferDescriptor.length = bufferSize;
bufferDescriptor.usage = MTLResourceUsageShaderRead | MTLResourceUsageShaderWrite;
id<MTLBuffer> buffer = [device newBufferWithDescriptor:bufferDescriptor];

• 使用期间：
  • 如同纹理，在缓冲区被GPU使用时不要释放它。在渲染循环中，要确保缓冲区的生命周期与渲染操作相匹配。
• 释放时：
  • 在ARC环境下，当没有强引用指向缓冲区对象时，系统自动释放。在MRC环境下，调用[buffer release]释放缓冲区。

资源创建关键步骤

1. 获取设备：通过MTLCreateSystemDefaultDevice()获取默认的Metal设备。

id<MTLDevice> device = MTLCreateSystemDefaultDevice();

2. 创建命令队列：使用设备创建命令队列，用于提交渲染命令。

id<MTLCommandQueue> commandQueue = [device newCommandQueue];

3. 纹理创建：
   • 配置MTLTextureDescriptor。
   • 使用设备的newTextureWithDescriptor:方法创建纹理。
4. 缓冲区创建：
   • 配置MTLBufferDescriptor。
   • 使用设备的newBufferWithDescriptor:方法创建缓冲区。

资源销毁关键步骤

1. 纹理销毁：
   • 确保没有渲染操作正在使用该纹理。
   • 在ARC下，等待自动释放；在MRC下，调用[texture release]。
2. 缓冲区销毁：
   • 确保缓冲区不在渲染操作中被使用。
   • 在ARC下，等待自动释放；在MRC下，调用[buffer release]。
3. 命令队列销毁：在不再需要提交命令时，让命令队列对象的引用计数降为0（ARC下自动管理，MRC下调用[commandQueue release]）。
4. 设备销毁：当应用程序不再使用Metal时，设备对象的引用计数降为0（ARC下自动管理，MRC下调用[device release]）。