RunLoop講解

時間 2019-11-12

標籤 runloop 講解简体版

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引言

一直以來RunLoop就是個神祕的領域,好多2.3年的開發者都不能準確的表述它的做用,說它神祕,其實RunLoop並無你們想象中的那麼神祕,那麼很差理解,本文就帶你們好好剖析一下"神祕的RunLoop"面試

什麼是RunLoop

從字面上看

運行循環
跑圈

循環app

基本做用

保持程序的持續運行(好比主運行循環)
處理App中的各類事件（好比觸摸事件、定時器事件、Selector事件）
節省CPU資源，提升程序性能：該作事時作事，該休息時休息

存在價值

沒有RunLoop框架

有RunLoop函數

main函數中的RunLoop(主運行循環)

主運行循環oop

第14行代碼的UIApplicationMain函數內部就啓動了一個RunLoop
因此UIApplicationMain函數一直沒有返回，保持了程序的持續運行
這個默認啓動的RunLoop是跟主線程相關聯的

RunLoop對象

iOS中有2套API來訪問和使用RunLoop性能
- Foundationui
  - NSRunLoop
- Core Foundationatom
  - CFRunLoopRef
NSRunLoop和CFRunLoopRef都表明着RunLoop對象spa
NSRunLoop是基於CFRunLoopRef的一層OC包裝，因此要了解RunLoop內部結構，須要多研究CFRunLoopRef層面的API（Core Foundation層面）

RunLoop資料

蘋果官方文檔
https://developer.apple.com/library/mac/documentation/Cocoa/Conceptual/Multithreading/RunLoopManagement/RunLoopManagement.html
CFRunLoopRef是開源的
http://opensource.apple.com/source/CF/CF-1151.16/

RunLoop與線程

每條線程都有惟一的一個與之對應的RunLoop對象
主線程的RunLoop已經自動建立好了，子線程的RunLoop須要主動建立
RunLoop在第一次獲取時建立，在線程結束時銷燬

獲取RunLoop對象

Foundation

[NSRunLoop currentRunLoop]; // 得到當前線程的RunLoop對象
[NSRunLoop mainRunLoop]; // 得到主線程的RunLoop對象

Core Foundation

CFRunLoopGetCurrent(); // 得到當前線程的RunLoop對象
CFRunLoopGetMain(); // 得到主線程的RunLoop對象

RunLoop相關類

Core Foundation中關於RunLoop的5個類
- CFRunLoopRef
- CFRunLoopModeRef
- CFRunLoopSourceRef
- CFRunLoopTimerRef
- CFRunLoopObserverRef

注:RunLoop若是沒有這些東西會直接退出

CFRunLoopModeRef

CFRunLoopModeRef表明RunLoop的運行模式
- 一個 RunLoop 包含若干個 Mode，每一個Mode又包含若干個Source/Timer/Observer
- 每次RunLoop啓動時，只能指定其中一個 Mode，這個Mode被稱做 CurrentMode
- 若是須要切換Mode，只能退出Loop，再從新指定一個Mode進入
- 這樣作主要是爲了分隔開不一樣組的Source/Timer/Observer，讓其互不影響

相關類

系統默認註冊了5個Mode:(前兩個跟最後一個經常使用)

kCFRunLoopDefaultMode：App的默認Mode，一般主線程是在這個Mode下運行
UITrackingRunLoopMode：界面跟蹤 Mode，用於 ScrollView 追蹤觸摸滑動，保證界面滑動時不受其餘 Mode 影響
UIInitializationRunLoopMode: 在剛啓動 App 時第進入的第一個 Mode，啓動完成後就再也不使用
GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系統事件的內部 Mode，一般用不到
kCFRunLoopCommonModes: 這是一個佔位用的Mode，不是一種真正的Mode

CFRunLoopSourceRef

CFRunLoopSourceRef是事件源（輸入源）
按照官方文檔的分類
- Port-Based Sources (基於端口,跟其餘線程交互,經過內核發佈的消息)
- Custom Input Sources (自定義)
- Cocoa Perform Selector Sources (performSelector...方法)
按照函數調用棧的分類
- Source0：非基於Port的
- Source1：基於Port的

Source0: event事件，只含有回調，須要先調用CFRunLoopSourceSignal(source)，將這個 Source 標記爲待處理，而後手動調用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 來喚醒 RunLoop。
Source1: 包含了一個 mach_port 和一個回調，被用於經過內核和其餘線程相互發送消息,能主動喚醒 RunLoop 的線程。

函數調用棧

CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopTimerRef是基於時間的觸發器
基本上說的就是NSTimer(CADisplayLink也是加到RunLoop),它受RunLoop的Mode影響
GCD的定時器不受RunLoop的Mode影響

CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopObserverRef是觀察者，可以監聽RunLoop的狀態改變
能夠監聽的時間點有如下幾個

可監聽狀態

使用

- (void)observer
{
    // 建立observer
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        NSLog(@"----監聽到RunLoop狀態發生改變---%zd", activity);
    });

    // 添加觀察者：監聽RunLoop的狀態
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);

    // 釋放Observer
    CFRelease(observer);
}

特別注意

/*
    CF的內存管理（Core Foundation）
    1.凡是帶有Create、Copy、Retain等字眼的函數，建立出來的對象，都須要在最後作一次release
    * 好比CFRunLoopObserverCreate
    2.release函數：CFRelease(對象);
 */

RunLoop處理邏輯

- 官方版

官方版

邏輯

- 網友整理版

網友版

注:進入RunLoop前會判斷模式是否爲空,爲空直接退出

RunLoop應用

NSTimer
ImageView顯示
PerformSelector
常駐線程
自動釋放池

1.NSTimer(最多見RunLoop使用)

- (void)timer
{
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
    // 定時器只運行在NSDefaultRunLoopMode下，一旦RunLoop進入其餘模式，這個定時器就不會工做
    //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

    // 定時器只運行在UITrackingRunLoopMode下，一旦RunLoop進入其餘模式，這個定時器就不會工做
    //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

    // 定時器會跑在標記爲common modes的模式下
    // 標記爲common modes的模式：UITrackingRunLoopMode和NSDefaultRunLoopMode兼容
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

- (void)timer2
{
    // 調用了scheduledTimer返回的定時器，已經自動被添加到當前runLoop中，並且是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];
}

場景還原

拖拽時模式由NSDefaultRunLoopMode 進入 UITrackingRunLoopMode

此時以下圖: NSTimer 再也不響應圖片中止輪播

NSDefaultRunLoopMode模式

NSRunLoopCommonModes 模式下兩種模式均可運行

此時以下圖: NSTimer 在兩個模式下均可正常運行

new.gif

2.ImageView

需求:當用戶在拖拽時(UI交互時)不顯示圖片,拖拽完成時顯示圖片

方法1 監聽UIScrollerView滾動 (經過UIScrollViewDelegate監聽,此處再也不舉例)

方法2 RunLoop 設置運行模式

// 只在NSDefaultRunLoopMode模式下顯示圖片
    [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"placeholder"] afterDelay:3.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

3.PerformSelector

PerformSelector

inModes:設置運行模式

4.常駐線程 (重要)

應用場景:常常在後臺進行耗時操做,如:監控聯網狀態,掃描沙盒等不但願線程處理完事件就銷燬,保持常駐狀態

第一種(推薦)

開啓

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

 /*
  //另外兩種啓動方式
    [NSDate distantFuture]:遙遠的將來  這種寫法跟上面的run是一個意思
    [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
    不設置模式
    [[NSRunLoop currentRunLoop] runUntilDate:[NSDate distantFuture]];
  */
}

退出-退出當前線程

[NSThread exit];

第二種(奇葩法)

優勢:退出RunLoop比較方便-定義個標記 while(flag){...}

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

5.自動釋放池

在休眠前(kCFRunLoopBeforeWaiting)進行釋放,處理事件前建立釋放池,中間建立的對象會放入釋放池

特別注意:

在啓動RunLoop以前建議用 @autoreleasepool {...}包裹

意義:建立一個大釋放池,釋放{}期間建立的臨時對象,通常好的框架的做者都會這麼作

- (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];
    }
}

題外話:

之後爲了增長用戶體驗在用戶UI交互的時候不作事件處理咱們能夠把須要作的操做放到NSDefaultRunLoopMode

補充:GCD定時器

通常的NSTimer定時器由於受到RunLoop,會存在時間不許時的狀況.
上文有提到GCD不受RunLoop影響,下面簡單的說一下它的使用

/** 定時器(這裏不用帶*，由於dispatch_source_t就是個類，內部已經包含了*) */
@property (nonatomic, strong) dispatch_source_t timer;

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

    // 建立一個定時器(dispatch_source_t本質仍是個OC對象)
    self.timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);

    // 設置定時器的各類屬性（幾時開始任務，每隔多長時間執行一次）
    // GCD的時間參數，通常是納秒 NSEC_PER_SEC（1秒 == 10的9次方納秒）
    // 什麼時候開始執行第一個任務
    // dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3.0 * NSEC_PER_SEC) 比當前時間晚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);

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

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

    // 啓動定時器
    dispatch_resume(self.timer);
}

RunLoop面試題

常常會有喜歡裝B的面試官,面試的時候就喜歡問RunLoop,其實他真的會嗎? 說不定他本身都不太理解
下面我對有關RunLoop的面試作一個簡單的總結,也算是對全文一個總結

什麼是RunLoop?
- 從字面上看:運行循環、跑圈
- 其實它內部就是do-while循環,在這個循環內部不斷的處理各類任務(好比Source、Timer、Observer)
- 一個線程對應一個RunLoop,主線程的RunLoop默認已經啓動,子線程的RunLoop須要手動啓動(調用run方法)
- RunLoop只能選擇一個Mode啓動,若是當前Mode中沒有任何Soure、Timer、Observer,那麼就直接退出RunLoop
在開發中如何使用RunLoop?什麼應用場景?
- 開啓一個常駐線程(讓一個子線程不進入消亡狀態,等待其餘線程發來消息,處理其餘事件)
  - 在子線程中開啓一個定時器
  - 在子線程中進行一些長期監控