RunLoop讲解

时间 2019-11-12

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引言

一直以来RunLoop就是个神秘的领域,好多2.3年的开发者都不能准确的表述它的做用,说它神秘,其实RunLoop并无你们想象中的那么神秘,那么很差理解,本文就带你们好好剖析一下"神秘的RunLoop"面试

什么是RunLoop

从字面上看

运行循环
跑圈

循环app

基本做用

保持程序的持续运行(好比主运行循环)
处理App中的各类事件（好比触摸事件、定时器事件、Selector事件）
节省CPU资源，提升程序性能：该作事时作事，该休息时休息

存在价值

没有RunLoop框架

有RunLoop函数

main函数中的RunLoop(主运行循环)

主运行循环oop

第14行代码的UIApplicationMain函数内部就启动了一个RunLoop
因此UIApplicationMain函数一直没有返回，保持了程序的持续运行
这个默认启动的RunLoop是跟主线程相关联的

RunLoop对象

iOS中有2套API来访问和使用RunLoop性能
- Foundationui
  - NSRunLoop
- Core Foundationatom
  - CFRunLoopRef
NSRunLoop和CFRunLoopRef都表明着RunLoop对象spa
NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC包装，因此要了解RunLoop内部结构，须要多研究CFRunLoopRef层面的API（Core Foundation层面）

RunLoop资料

苹果官方文档
https://developer.apple.com/library/mac/documentation/Cocoa/Conceptual/Multithreading/RunLoopManagement/RunLoopManagement.html
CFRunLoopRef是开源的
http://opensource.apple.com/source/CF/CF-1151.16/

RunLoop与线程

每条线程都有惟一的一个与之对应的RunLoop对象
主线程的RunLoop已经自动建立好了，子线程的RunLoop须要主动建立
RunLoop在第一次获取时建立，在线程结束时销毁

获取RunLoop对象

Foundation

[NSRunLoop currentRunLoop]; // 得到当前线程的RunLoop对象
[NSRunLoop mainRunLoop]; // 得到主线程的RunLoop对象

Core Foundation

CFRunLoopGetCurrent(); // 得到当前线程的RunLoop对象
CFRunLoopGetMain(); // 得到主线程的RunLoop对象

RunLoop相关类

Core Foundation中关于RunLoop的5个类
- CFRunLoopRef
- CFRunLoopModeRef
- CFRunLoopSourceRef
- CFRunLoopTimerRef
- CFRunLoopObserverRef

注:RunLoop若是没有这些东西会直接退出

CFRunLoopModeRef

CFRunLoopModeRef表明RunLoop的运行模式
- 一个 RunLoop 包含若干个 Mode，每一个Mode又包含若干个Source/Timer/Observer
- 每次RunLoop启动时，只能指定其中一个 Mode，这个Mode被称做 CurrentMode
- 若是须要切换Mode，只能退出Loop，再从新指定一个Mode进入
- 这样作主要是为了分隔开不一样组的Source/Timer/Observer，让其互不影响

系统默认注册了5个Mode:(前两个跟最后一个经常使用)

kCFRunLoopDefaultMode：App的默认Mode，一般主线程是在这个Mode下运行
UITrackingRunLoopMode：界面跟踪 Mode，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: 接受系统事件的内部 Mode，一般用不到
kCFRunLoopCommonModes: 这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode

CFRunLoopSourceRef

CFRunLoopSourceRef是事件源（输入源）
按照官方文档的分类
- Port-Based Sources (基于端口,跟其余线程交互,经过内核发布的消息)
- Custom Input Sources (自定义)
- Cocoa Perform Selector Sources (performSelector...方法)
按照函数调用栈的分类
- Source0：非基于Port的
- Source1：基于Port的

Source0: event事件，只含有回调，须要先调用CFRunLoopSourceSignal(source)，将这个 Source 标记为待处理，而后手动调用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 来唤醒 RunLoop。
Source1: 包含了一个 mach_port 和一个回调，被用于经过内核和其余线程相互发送消息,能主动唤醒 RunLoop 的线程。

函数调用栈

CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopTimerRef是基于时间的触发器
基本上说的就是NSTimer(CADisplayLink也是加到RunLoop),它受RunLoop的Mode影响
GCD的定时器不受RunLoop的Mode影响

CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopObserverRef是观察者，可以监听RunLoop的状态改变
能够监听的时间点有如下几个

可监听状态

使用

- (void)observer
{
    // 建立observer
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        NSLog(@"----监听到RunLoop状态发生改变---%zd", activity);
    });

    // 添加观察者：监听RunLoop的状态
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);

    // 释放Observer
    CFRelease(observer);
}

特别注意

/*
    CF的内存管理（Core Foundation）
    1.凡是带有Create、Copy、Retain等字眼的函数，建立出来的对象，都须要在最后作一次release
    * 好比CFRunLoopObserverCreate
    2.release函数：CFRelease(对象);
 */

RunLoop处理逻辑

- 官方版

官方版

逻辑

- 网友整理版

网友版

注:进入RunLoop前会判断模式是否为空,为空直接退出

RunLoop应用

NSTimer
ImageView显示
PerformSelector
常驻线程
自动释放池

1.NSTimer(最多见RunLoop使用)

- (void)timer
{
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
    // 定时器只运行在NSDefaultRunLoopMode下，一旦RunLoop进入其余模式，这个定时器就不会工做
    //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

    // 定时器只运行在UITrackingRunLoopMode下，一旦RunLoop进入其余模式，这个定时器就不会工做
    //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

    // 定时器会跑在标记为common modes的模式下
    // 标记为common modes的模式：UITrackingRunLoopMode和NSDefaultRunLoopMode兼容
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

- (void)timer2
{
    // 调用了scheduledTimer返回的定时器，已经自动被添加到当前runLoop中，并且是NSDefaultRunLoopMode
    NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

    // 修改模式
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

场景还原

拖拽时模式由NSDefaultRunLoopMode 进入 UITrackingRunLoopMode

此时以下图: NSTimer 再也不响应图片中止轮播

NSDefaultRunLoopMode模式

NSRunLoopCommonModes 模式下两种模式均可运行

此时以下图: NSTimer 在两个模式下均可正常运行

new.gif

2.ImageView

需求:当用户在拖拽时(UI交互时)不显示图片,拖拽完成时显示图片

方法1 监听UIScrollerView滚动 (经过UIScrollViewDelegate监听,此处再也不举例)

方法2 RunLoop 设置运行模式

// 只在NSDefaultRunLoopMode模式下显示图片
    [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"placeholder"] afterDelay:3.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

3.PerformSelector

PerformSelector

inModes:设置运行模式

4.常驻线程 (重要)

应用场景:常常在后台进行耗时操做,如:监控联网状态,扫描沙盒等不但愿线程处理完事件就销毁,保持常驻状态

第一种(推荐)

开启

- (void)run
{
  //addPort:添加端口(就是source)  forMode:设置模式
   [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  //启动RunLoop
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];

 /*
  //另外两种启动方式
    [NSDate distantFuture]:遥远的将来  这种写法跟上面的run是一个意思
    [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
    不设置模式
    [[NSRunLoop currentRunLoop] runUntilDate:[NSDate distantFuture]];
  */
}

退出-退出当前线程

[NSThread exit];

第二种(奇葩法)

优势:退出RunLoop比较方便-定义个标记 while(flag){...}

- (void)run
{
    while (1) {
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    }
}

5.自动释放池

在休眠前(kCFRunLoopBeforeWaiting)进行释放,处理事件前建立释放池,中间建立的对象会放入释放池

特别注意:

在启动RunLoop以前建议用 @autoreleasepool {...}包裹

意义:建立一个大释放池,释放{}期间建立的临时对象,通常好的框架的做者都会这么作

- (void)execute
{
    @autoreleasepool {
        NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    }
}

题外话:

之后为了增长用户体验在用户UI交互的时候不作事件处理咱们能够把须要作的操做放到NSDefaultRunLoopMode

补充:GCD定时器

通常的NSTimer定时器由于受到RunLoop,会存在时间不许时的状况.
上文有提到GCD不受RunLoop影响,下面简单的说一下它的使用

/** 定时器(这里不用带*，由于dispatch_source_t就是个类，内部已经包含了*) */
@property (nonatomic, strong) dispatch_source_t timer;

int count = 0;
- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    // 得到队列
//    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

    // 建立一个定时器(dispatch_source_t本质仍是个OC对象)
    self.timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);

    // 设置定时器的各类属性（几时开始任务，每隔多长时间执行一次）
    // GCD的时间参数，通常是纳秒 NSEC_PER_SEC（1秒 == 10的9次方纳秒）
    // 什么时候开始执行第一个任务
    // dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3.0 * NSEC_PER_SEC) 比当前时间晚3秒
    dispatch_time_t start = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC));
    uint64_t interval = (uint64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC);
    dispatch_source_set_timer(self.timer, start, interval, 0);

    // 设置回调
    dispatch_source_set_event_handler(self.timer, ^{
        NSLog(@"------------%@", [NSThread currentThread]);
        count++;

//        if (count == 4) {
//            // 取消定时器
//            dispatch_cancel(self.timer);
//            self.timer = nil;
//        }
    });

    // 启动定时器
    dispatch_resume(self.timer);
}

RunLoop面试题

常常会有喜欢装B的面试官,面试的时候就喜欢问RunLoop,其实他真的会吗? 说不定他本身都不太理解
下面我对有关RunLoop的面试作一个简单的总结,也算是对全文一个总结

什么是RunLoop?
- 从字面上看:运行循环、跑圈
- 其实它内部就是do-while循环,在这个循环内部不断的处理各类任务(好比Source、Timer、Observer)
- 一个线程对应一个RunLoop,主线程的RunLoop默认已经启动,子线程的RunLoop须要手动启动(调用run方法)
- RunLoop只能选择一个Mode启动,若是当前Mode中没有任何Soure、Timer、Observer,那么就直接退出RunLoop
在开发中如何使用RunLoop?什么应用场景?
- 开启一个常驻线程(让一个子线程不进入消亡状态,等待其余线程发来消息,处理其余事件)
  - 在子线程中开启一个定时器
  - 在子线程中进行一些长期监控

能够控制定时器在特定模式下执行
可让某些事件(行为、任务)在特定模式下执行
能够添加Observer监听RunLoop的状态,好比监听点击事件的处理(在全部点击事件以前作一些事情)