iOS开发之Runloop的介绍

文章主要分为四个部分

• 1、RunLoop 简介
• 2、RunLoop 相关接口
• 3、RunLoop 相关逻辑流程
• 4、RunLoop 实际应用

1、RunLoop 简介

1.1 RunLoop 基本概念

一个线程一次只能执行一个任务，执行完成后线程就会退出。RunLoop 机制能让线程随时处理事件但并不退出。这里说的随时是指：程序须要运行时就保持程序的持续运行，不须要的时候就进入休眠状态。

NSRunLoop 和 CFRunLoopRef 都是和RunLoop 机制相关的类。CFRunLoopRef 基于 CoreFoundation 框架内，是纯 C 函数的 API，全部这些 API 都是线程安全的。CFRunLoopRef 的代码是开源的。NSRunLoop 是基于 CFRunLoopRef ，提供了面向对象的 API，可是这些 API 不是线程安全的。

1.2 RunLoop 和 线程的关系

关于RunLoop 和线程之间的关系要知道如下几点:

• 苹果不容许直接建立 RunLoop，它只提供了两个自动获取的函数：CFRunLoopGetMain() 和 CFRunLoopGetCurrent()。
• 线程和 RunLoop 是一一对应的，其关系是保存在一个全局的 Dictionary 里。
• 只能在当前线程中操做当前线程的RunLoop，而不能去操做其余线程的RunLoop。
• RunLoop对象在第一次获取RunLoop时建立，销毁则是在线程结束的时候。
• 主线程的RunLoop对象系统自动帮助咱们建立好了，而子线程的RunLoop对象须要咱们主动获取，由于子线程刚建立时并无 RunLoop，若是你不主动获取，那它一直都不会有。

2、RunLoop 相关接口

2.1 RunLoop 的结构

和 RunLoop 相关的主要涉及五个类：

• CFRunLoopRef：RunLoop对象
• CFRunLoopModeRef：运行模式
• CFRunLoopSourceRef：输入源/事件源
• CFRunLoopTimerRef：定时源
• CFRunLoopObserverRef：观察者

 

RunLoop的结构

从上图能够看出，RunLoop 对象中能够包含多个 Mode，每一个 Mode 又包含多个个 Source、Timer、Observer。

2.2 RunLoop 中的 Mode

关于Mode首先要知道一个RunLoop 对象中可能包含多个Mode，且每次调用 RunLoop 的主函数时，只能指定其中一个 Mode(CurrentMode)。切换 Mode，须要从新指定一个 Mode 。主要是为了分隔开不一样的 Source、Timer、Observer，让它们之间互不影响。

总共是有五种Mode:

• kCFRunLoopDefaultMode：默认模式，主线程是在这个运行模式下运行
• UITrackingRunLoopMode：跟踪用户交互事件（用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其余Mode影响）
• UIInitializationRunLoopMode：在刚启动App时第进入的第一个 Mode，启动完成后就再也不使用
• GSEventReceiveRunLoopMode：接受系统内部事件，一般用不到
• kCFRunLoopCommonModes：伪模式，不是一种真正的运行模式，实际是kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode的结合。

有这样一个场景，假设本身封装一个无限轮播视图，颇有可能会出现这样一种状况：当你滑动轮播视图时，轮播视图的定时器再也不起做用，不能经过定时器调整UIScrollView的偏移值。之因此会出项上述现象，是由于主线程的 RunLoop 里有两个 Mode：kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode。默认状况下是defaultMode，可是当滑动UIScrollView时，RunLoop 会将 mode 切换为 TrackingRunLoopMode，这时 Timer 就不会被回。若是想在滑动的时候不让定时器失效，可使用CommonMode来解决。

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

2.3 Mode 中的 CFRunLoopSourceRef

CFRunLoopSourceRef是事件源，主要有两种分类方式，一种是苹果官方的分类方式，另外一种是按照函数调用栈栈分类方式。

2.3.1 官方分类

• Port-Based Sources（基于端口）
• Custom Input Sources（自定义）
• Cocoa Perform Selector Sources

2.3.2 按照函数调用栈分类

• Source0 ：非基于 Port。只包含了一个回调（函数指针），不能主动触发事件。使用时，需先调用 CFRunLoopSourceSignal(source)，将 Source 标记为待处理，而后手动调用 CFRunLoopWakeUp(runloop)唤醒 RunLoop，让其处理这个事件。
• Source1：基于Port，经过内核和
  其余线程通讯，接收、分发系统事件。 包含了一个 mach_port 和一个回调（函数指针），被用于经过内核和其余线程相互发送消息。这种 Source 能主动唤醒 RunLoop 的线程。

函数调用栈分类举例
建立一个按钮，添加点击事件，并在按钮回调事件添加断点，当执行到断点出左侧会出现相关栈调用信息。从上图能够看出:点击事件就是在Sources0中处理的。至于 Source1 主要是用来接收、分发系统事件，而后再分发到Sources0中处理。

2.4 Mode 中的 CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopTimerRef 是定时源，你能够简单把它理解为NSTimer。其包含一个时间点和一个回调（函数指针）。当被加入到 RunLoop 时，RunLoop 会注册对应的时间点，当时间到时，RunLoop 会执行对应时间点的回调。

2.5 Mode 中的 CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopObserverRef是观察者，主要用来监听RunLoop 的状态，主要有如下几种状态。

• kCFRunLoopEntry : 即将进入RunLoop
• kCFRunLoopBeforeTimers :即将处理Timer
• kCFRunLoopBeforeSources:即将处理Source
• kCFRunLoopBeforeWaiting :即将进入休眠
• kCFRunLoopAfterWaiting:即将从休眠中唤醒
• kCFRunLoopExit :即将从RunLoop中退出
• kCFRunLoopAllActivities:监听所有状态改变

能够经过如下代码验证RunLoop的几种状态:

// 建立观察者
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        NSLog(@"监听到RunLoop发生改变---%zd",activity);
    });
    // 添加观察者到当前RunLoop中
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
    // 释放observer
    CFRelease(observer);

3、RunLoop 相关逻辑流程

 

RunLoop 逻辑流程

上图是笔者从网上找到的一张 RunLoop 运行的相关流程逻辑图。具体来讲主要执行逻辑是这样的：

• 一、通知观察者 RunLoop 已经启动。
• 二、通知观察者即将要开始定时器。
• 三、通知观察者任何即将启动的非基于端口的源。
• 四、启动任何准备好的非基于端口的源(Source0)。
• 五、若是基于端口的源(Source1)准备好并处于等待状态，进入步骤9。
• 六、通知观察者线程进入休眠状态。
• 七、将线程置于休眠状态，知道下面的任一事件发生才唤醒线程。
  . 某一事件到达基于端口的源
  . 定时器启动。
  . RunLoop 设置的时间已经超时。
  . RunLoop 被唤醒。
• 八、通知观察者线程将被唤醒。
• 九、处理未处理的事件。
  .若是用户定义的定时器启动，处理定时器事件并重启RunLoop。进入步骤2。
  .若是输入源启动，传递相应的消息。
  .若是RunLoop被显示唤醒并且时间还没超时，重启RunLoop。进入步骤2
• 十、通知观察者RunLoop结束。

4、RunLoop 实际应用

4.1 后台常驻线程

借助RunLoop能够实现线程后台常驻的功能，关键是在于两行代码，具体请看以下代码。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(runOne) object:nil];
    [self.thread start];
}
- (void) runOne{
    NSLog(@"----任务1-----");
    // 下面两句代码能够实现线程保活
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    // 测试是否开启了RunLoop，若是开启RunLoop，则来不了这里，由于RunLoop开启了循环。
    NSLog(@"未开启RunLoop");
}
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    // 利用performSelector，在self.thread的线程中调用run2方法执行任务
    [self performSelector:@selector(runTwo) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}

- (void) runTwo{
    NSLog(@"----任务2------");
}

实现了上述代码以后，每次点击屏幕都会打印----任务2------,这说明子线程处于活跃状态。

在一些分析AFNetworking源码的文章中，也常常会出现以下这些代码。其核心也是为了实现线程后台常驻。

+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
    @autoreleasepool {
        [[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];
        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [runLoop run];
    }
}
 
+ (NSThread *)networkRequestThread {
    static NSThread *_networkRequestThread = nil;
    static dispatch_once_t oncePredicate;
    dispatch_once(&oncePredicate, ^{
        _networkRequestThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:) object:nil];
        [_networkRequestThread start];
    });
    return _networkRequestThread;
}

当后台线程执行任务时，经过 performSelector:onThread:..方法将任务放在后台线程的 RunLoop 中。正常来讲，一个线程执行完任务后就退出了。开启runloop是为了防止线程退出。一方面避免每次请求都要建立新的线程；另外一方面，由于connection 的请求是异步的，若是不开启runloop，线程执行完代码后不会等待网络请求完的回调就退出了，这会致使网络回调的代理方法不执行。

- (void)start {
    [self.lock lock];
    if ([self isCancelled]) {
        [self performSelector:@selector(cancelConnection) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];
    } else if ([self isReady]) {
        self.state = AFOperationExecutingState;
        [self performSelector:@selector(operationDidStart) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];
    }
    [self.lock unlock];
}

4.2 AutoreleasePool

应用程序一旦启动，主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer。一个 Observer 监听即将进入Loop事件，回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 建立自动释放池，并保证建立释放池发生在其余全部回调以前。另一个 Observer 监视了两个事件(RunLoop即将进入休眠和即将退出 RunLoop 事件) ，前者会调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并建立新池；后者会调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池，并保证释放自动释放池事件发生在其它回调以后。