iOS開發-- RunLoop的基本概念與例子分析

時間  2019-11-29
標籤 ios 開發 runloop 基本概念 例子 分析 欄目 iOS 简体版
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看了一下，上一篇貌似5個月前的😅。
最近公司忙着開發一個cordova的項目，本身也是邊工做邊找一些資料學習，都沒怎麼關注博客上的內容...呃，主要仍是懶癌發做吧😌。爭取多寫寫博客，記錄記錄點滴，也但願無論技能、生活仍是職業生涯上都能不斷成長，共勉~
這篇是關於RunLoop的筆記的整理和一點看法。php

【本次開發環境： Xcode:7.2     iOS Simulator:iphone6   By:啊左     本文Demo下載連接：RunLoop-Demo】html

 

-----------------------------基本概念-----------------------------git

1、RunLoop簡介github

RunLoop，跑圈。在iOS開發中，也就是運行循環。app

在應用須要的時候本身跑起來運行，在用戶沒有操做的時候就停下來休息。充分節省CPU資源，提升程序性能。框架

 

二. RunLoop的概念與做用iphone

概念：通常來說，一個線程一次只能執行一個任務，執行完成後線程就會退出。可是有時候咱們須要線程可以一直「待命」隨時處理事件而不退出，這就須要一個機制來完成這樣的任務。異步

這樣一種機制的代碼邏輯以下：函數

function loop() { initialize(); do { var message = get_next_message(); process_message(message); } while (message != quit); } 

這種模型一般被稱做 Event Loop。 Event Loop 在不少系統和框架裏都有實現。而實現這種模型的關鍵點在於：如何管理事件/消息，如何讓線程在沒有處理消息時休眠以免資源佔用、在有消息到來時馬上被喚醒。oop

例如一個應用放那裏，不進行操做就像靜止休息同樣，點擊按鈕，就有響應，就像「隨時待命」同樣，這就是RunLoop的功勞。

因此RunLoop 實際上就是一個對象，這個對象管理了其須要處理的事件和消息，並提供了一個入口函數來執行RunLoop 的邏輯。 

線程開始這個函數以後，便一直會處於此函數 "接受消息->等待->處理" 的循環中：（有事：作出反應；   木事：休眠省電；   再次有事：從新喚醒、處理事件。）

直到這個循環結束（好比傳入 quit 的消息），最後函數返回。

做用：

  1. 保持程序持續運行：例如程序一啓動就會開一個主線程，主線程一開起來就會跑一個主線程對應的RunLoop,RunLoop保證主線程不會被銷燬，也就保證了程序的持續運行；
  2. 處理App中的各類事件（好比：觸摸事件，定時器事件，Selector事件等 ）；
  3. 節省CPU資源，優化程序性能：程序運行起來時，當什麼操做都沒有作的時候，RunLoop就通知系統，如今沒有事情作，而後進行休息待命狀態，這時系統就會將其資源釋放出來去作其餘的事情。當有事情作，也就是一有響應的時候RunLoop就會立馬起來去作事情；

RunLoop，最重要的做用，也就是用來管理線程的。能夠說，沒有線程，也就沒有RunLoop的存在必要。

當線程的RunLoop一開啓，RunLoop便開始對線程進行管理工做：在線程執行完任務後，線程便會進入休眠狀態，而且不會退出，隨時等待新的任務。

 

3、RunLoop與線程的關係

1.每條線程都有惟一的一個與之對應的RunLoop對象；

2.RunLoop在第一次獲取時建立，在線程結束時銷燬；只能在一個線程的內部獲取其 RunLoop（主線程除外）。

3.主線程的RunLoop系統默認啓動，子線程的RunLoop須要主動開啓；

其實在咱們每次創建項目的時候，就已經使用上了RunLoop。

在程序的啓動入口main函數中有這樣一段熟悉的代碼：

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

實際上UIApplicationMain 函數內部就啓動了一個與主線程相關聯的RunLoop。

當咱們點擊運行，系統運行UIApplicationMain函數，系統進入了：主線程main的運行循環。RunLoop使得主線程一直處在運行循環中。

咱們能夠作一下驗證，在「Main.storyboard」中隨意放置幾個按鈕控件，main.m文件代碼修改以下：

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSLog(@"開始");
        return 0;
    }
}

點擊運行，輸出「開始」後，模擬器界面也是一片空白。「stop」按鈕也點不下去了：；

由於當輸出「開始」後，「return 0」，以後沒有進入主線程運行循環，程序一啓動就結束了，控件與其餘程序有關的都沒有執行，因此界面空白。

說明了在UIApplicationMain函數中，開啓了一個和主線程相關的RunLoop，致使UIApplicationMain不會返回，一直在運行中，也就保證了程序的持續運行。

這也是爲何應用可以在咱們無任何操做時休息，在咱們進行操做的時候又可以馬上進行響應活動，偏偏由於應用處於RunLoop的「等待命令」的狀態。

 

4、RunLoop對象與相關類。

對象：

從RunLoop的概念，咱們能夠知道RunLoop 實際上就是一個管理着線程對象。那麼，如何獲取RunLoop對象呢？

Foundation框架中：

[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框架中：

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

文檔中的相關類：

CFRunLoopRef CFRunLoopSourceRef CFRunLoopTimerRef CFRunLoopModeRef CFRunLoopObserverRef

 他們的關係以下圖：

  • 1.一個 RunLoop 包含若干個 Mode，而每一個 Mode 又包含若干個 Source/Timer/Observer。
  • 2.RunLoop每次只能指定一種Mode。並且若是須要切換 Mode，只能退出當前 Loop。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。
  • 3.若是一個 mode 中一個 「Source/Timer/Observer」 都沒有，則 RunLoop 會直接退出，不進入循環。

CFRunLoopSourceRef   輸入源

是事件產生的地方，函數調用棧上Source有兩個版本：Source0 和 Source1。

  • Source0：非基於端口port，例如觸摸，滾動，selector選擇器等用戶觸發的事件；（只包含了一個回調函數，它並不能主動觸發事件）
  • Source1：基於端口port，一些系統事件; （包含了一個 mach_port 和一個回調函數，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） 

CFRunLoopTimerRef    定時源

 基於時間的觸發器，與NSTimer可混用。

 包含了一個時間長度和一個回調函數。當其加入到 RunLoop 時，RunLoop會註冊對應的時間點，當時間點到時，RunLoop會被喚醒以執行那個回調。

CFRunLoopModeRef   mode類型

事實上CFRunLoopModeRef 類並無對外暴露，而若是在Xcode中查看CFRunLoopRef，能夠看到CFRunLoopModeRef 類，經過 CFRunLoopRef 的接口進行了封裝。 

CFRunLoopModeRef有5種形式：（固然，還有一些開發中基本用不到的更多的蘋果內部的 Mode：Mode介紹）

kCFRunLoopDefaultMode 默認模式，一般主線程在這個模式下運行

UITrackingRunLoopMode 界面跟蹤Mode，用於追蹤Scrollview觸摸滑動時的狀態。

kCFRunLoopCommonModes 佔位符，帶有Common標記的字符串，比較特殊的一個mode；

UIInitializationRunLoopMode:剛啓動App時進入的第一個Mode，啓動後不在使用。

GSEventReceiveRunLoop:內部Mode，接收系事件。

從關係圖，咱們能夠知道RunLoop一次只能指定一種Mode，且可以讓不一樣組的 Source/Timer/Observer互不影響，具體的實現後面會用一個項目例子來參考。

CFRunLoopObserverRef  觀察者

RunLoop的觀察者，可以監聽RunLoop的狀態改變。

每一個 Observer 都包含了一個回調（函數指針），當 RunLoop 的狀態發生變化時，觀察者就能經過回調接受到這個變化，能夠觀察到不一樣時刻的狀態有如下幾個：

/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry         = (1UL << 0), // 即將進入Loop
    kCFRunLoopBeforeTimers  = (1UL << 1), // 即將處理 Timer
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即將處理 Source
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 即將進入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting  = (1UL << 6), // 剛從休眠中喚醒
    kCFRunLoopExit          = (1UL << 7), // 即將退出Loop
};


-----------------------------例子-----------------------------

測試1、二的UI設計界面以下：

測試一：RunLoop的運用。

在「ViewController.m」中建立一個子線程，在線程方法中一直開啓RunLoop。並在「Main.storyboard」中添加一個名爲「showSource」的按鈕控件，建立RunLoop事件源，使得RunLoop進入循環：

 1 @interface ViewController ()
 2 
 3 @property (strong,nonatomic)NSThread *thread;  //記得使用Strong屬性
 4 - (IBAction)showSource:(id)sender;     //點擊按鈕，添加RunLoop事件源用。
 5 
 6 @end
 7 
 8 @implementation ViewController
 9 
10 - (void)viewDidLoad {
11     [super viewDidLoad];
12     //建立自定義的子線程
13     self.thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(threadMethod) object:nil];
14     [self.thread start];  //啓動子線程
15 }
16 -(void)threadMethod
17 {
18     NSLog(@"打開子線程方法");
19     while (1) {
20         
21         //條件一：run，進入循環，若是沒有source/timer就直接退出，不進入循環，後面加上source才能進入工做。
22         /*【緣由：若是線程中有須要處理的源，可是響應的事件沒有到來的時候，線程就會休眠等待相應事件的發生;
23            這就是爲何run loop能夠作到讓線程有工做的時候忙於工做，而沒工做的時候處於休眠狀態。】
24          */
25         [[NSRunLoop currentRunLoop]run];
26         
27         //上面一行代碼等於加了參數爲1的while，因此當有source進入循環，下面這條代碼的就不會運行。
28         NSLog(@"這裏是threadMethod：%@", [NSThread currentThread]);
29         //若是要測試「2、addTime」按鈕的話，建議註釋掉上面這句代碼。
30     }
31 }
32 
33 #pragma mark -- 測試一：子線程Selector源的啓動
34 - (IBAction)showSource:(id)sender {
35     
36     //注意：在這個方法裏面輸出的是main主線程，由於是主線程運行的UI控件行爲。
37     NSLog(@"這裏是主線程：%@",[NSThread currentThread]);
38     /*
39        在沒有run以前，一直處於休眠狀態。因此若是要運行selector方法，還須要threadMethod中條件一不斷循環的Run！
40        在咱們指定的線程中調用方法，此處至關於增長了一個帶source的mode，有內容,實現了RunLoop循環運行成立的條件二。
41      */
42     //試着在這句以前添加[[NSRunLoop currentRunLoop]run];是不能啓動子線程的RunLoop，由於此處是在main主線程上。
43     [self performSelector:@selector(threadSelector) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
44 }
45 -(void)threadSelector//【此處運行在子線程】
46 {
47     NSLog(@"打開子線程Selector源");
48     NSLog(@"此處是threadSelector源：%@",[NSThread currentThread]);
49 }

輸出結果：

2016-10-24 10:48:24.971 RunLoop演示[18111:752173] 打開子線程方法
2016-10-24 10:48:24.973 RunLoop演示[18111:752173] 這裏是threadMethod：<NSThread: 0x7fc830411a70>{number = 2, name = (null)}
2016-10-24 10:48:26.256 RunLoop演示[18111:752173] 這裏是threadMethod：<NSThread: 0x7fc830411a70>{number = 2, name = (null)}
........
2016-10-24 10:48:26.260 RunLoop演示[18111:752173] 這裏是threadMethod：<NSThread: 0x7fc830411a70>{number = 2, name = (null)}
2016-10-24 10:48:26.261 RunLoop演示[18111:751978] 這裏是主線程：<NSThread: 0x7fc830402b30>{number = 1, name = main}
2016-10-24 10:48:26.261 RunLoop演示[18111:752173] 這裏是threadMethod：<NSThread: 0x7fc830411a70>{number = 2, name = (null)}
2016-10-24 10:48:26.263 RunLoop演示[18111:752173] 打開子線程Selector源
2016-10-24 10:48:26.264 RunLoop演示[18111:752173] 此處是threadSelector源：<NSThread: 0x7fc830411a70>{number = 2, name = (null)}

分析代碼：

第3行：爲何子線程thread須要用到strong屬性？

       若是使用weak，子線程調用不了，子線程thread一建立就馬上銷燬了。若是咱們使用本身自定義的線程，而且重寫線程的「-(void)dealloc」方法，咱們會看到其實子線程thread一建立就調用dealloc馬上銷燬了。

19-28行：爲何要用到while?

  重點：Run loop的管理並不徹底是由系統自動控制的，而是要由咱們手動顯式開啓。因此咱們在設計子線程代碼的時候，必須符合如下條件才能進入循環:

     1.RunLoop處於開啓狀態；(子線程由咱們手動開啓)

     2.正確響應輸入事件;

因此第一步咱們須要使用while/for語句來驅動RunLoop，以便可以進行循環。

第37行：

經過輸出線程的對象信息，咱們能夠發現，此時處於UI控件按鈕的事件其實屬於主線程main，

（在這裏有個疑問，如何把Run驅動RunLoop的代碼放在此處的話，還能不能performSelector建立事件源呢？

答案是不能的，由於此時是在主線程裏。也就是：Run的不是子線程：self.thread。所以也不會執行threadSelector方法）

第43行：

咱們在while中使RunLoop一直處在開啓的狀態，因此當建立一個Selector源時，知足條件2：RunLoop進入循環中，執行子線程的threadSelector方法，在這個RunLoop子線程處於運行循環管理中，如「while（1）」死循環通常，便不會執行後面那句輸出代碼，也便是中止輸出 「這裏是threadMethod：.........」。

（是否是相似文章開頭關於main函數的測試，當進入循環後，便不會執行後面輸出「結束」那段代碼了。區別是主線程是默認自動開啓的，而子線程的RunLoop則須要咱們手動開啓。）

 

測試二：mode模式與定時源的同步性

在「Main.storyboard」中進行timer事件測試。

a.添加一個用於顯示內容的名爲「textView」的文本控件，b.再添加一個名爲「addTime」的按鈕控件。

@interface ViewController ()
//測試一
@property (strong,nonatomic)NSThread *thread;
- (IBAction)showSource:(id)sender;

//測試二
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UITextView *textView;
- (IBAction)addTime:(UIButton *)sender;
@end

而後在「ViewController.m」中threadSelector方法後面添加如下代碼；

#pragma mark -- 2、Time測試
- (IBAction)addTime:(UIButton *)sender {
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:0.5 target:self selector:@selector(showTimer) userInfo:nil repeats:YES];
    //添加timer到RunLoop
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
}
-(void)showTimer   //【在主線程】
{
     NSLog(@"調用time的線程：%@",[NSThread currentThread]);
    [self showText:@"-------time-------"];
}
#pragma mark --在文本控件textView後面增長str字符串
-(void)showText:(NSString *)str  //注意：由於UI控件須要在主線程裏面，嘗試一下，若是是在子線程threadMethod方法執行此段代碼則運行報錯。
{
    NSString *text = self.textView.text;
    self.textView.text = [text stringByAppendingString:str];
}

關於mode模式：

操做：當點擊addTime按鈕後，textView控件上不斷顯示「-------time-------」，可是當咱們拖拽textView進度條上下移動時，會發現"-(void)showTime："不會執行，textView控件上的內容再也不增長「-------time-------」，就像「卡住了，死機了」同樣。當咱們中止對textView進行拖拽後，控件上的內容又不斷添加更新了。

解決方案：修改mode類型：把默認模式NSDefaultRunLoopMode改成佔位符NSRunLoopCommonModes；

發現若是修改爲這樣，那麼即便咱們對textView進行拖拽，內容會一直增長「-------time-------」，不再會因爲拖拽而被牽制住了。

緣由：每次RunLoop只能支持一種mode。當咱們點擊addtime按鈕後，定時源（timer）加入到RunLoop中，而當滑動textView時，RunLoop自動切換成UITrackingRunLoopMode模式，定時器就中止了響應。

而NSRunLoopCommonModes等效於NSDefaultRunLoopMode和NSEventTrackingRunLoopMode兩種模式的結合

因此當咱們在帶有 「Common 」標記的NSRunLoopCommonModes模式下添加定時源（timer）後。即便咱們對textView進行滾動操做，也不會影響到內容的顯示了。

另外提一下，還有另外一種添加time的方法：

 NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:0.5 target:self selector:@selector(showTimer) userInfo:nil repeats:YES];

 //使用scheduledTimerWithTimeInterval方法，會自動添加到RunLoop，因此能夠不寫如下代碼，只是會默認爲NSDefaultRunLoopMode模式 [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

關於同步：

當咱們觀察控制檯的輸出，能夠發現，其實調用 "-(void)showTimer" 輸出的是在主線程mian中。

這是由於輸入源使用傳遞異步事件，且一般消息來自於其餘線程或程序。

而定時源是在以同步方式傳遞信息的。

 

 

-----------------------------其餘補充-----------------------------

1.RunLoop輸入源的結構圖以下：

 

RunLoop接收輸入事件來自兩種不一樣的來源：輸入源（input source）和定時源（timer source）。

 輸入源：傳遞異步事件，一般消息來自於其餘線程或程序。

輸入源有3種類型：

  • Selector源：如例子按鈕事件中的performSelector，當在子線程中執行Selector時，目標線程必須RunLoop處於開啓狀態，否則Selector就一直處於休眠狀態；
  • 基於端口的輸入源：就是以前提到的Source1。經過內置的端口相關的對象和函數，建立配置基於端口的輸入源。 例如可使用NSPort的方法把該端口添加到                                   RunLoop；
  • 自定義輸入源：建立custom輸入源，必須使用Core Foundation裏面的CFRunLoopSourceRef類型相關的函數來建立，並自定義本身的行爲和消息傳遞機制；

在測試一中，當咱們點擊按鈕後，執行UI按鈕控件的事件，此時「performSelector」一個Selector輸入源，因此，系統執行Selector方法。

2.RunLoop的內部流程的邏輯以下：

(備註：左邊黃色的地方，「source0 (port) 」改成"source1 (port）")

 

 

因此在測試一中，處於while一直進行着的語句：

[[NSRunLoop currentRunLoop]run];

每次的Run都表明着：進行一次消息輪詢，若是沒有任務須要處理的消息源，則直接返回;

 

---------------

本文主要闡述基本概念與應用，若是有興趣的童鞋能夠參考：

1.RunLoop的官方文檔；

2.ibireme的文章，關於RunLoop背後的底層原理的詳解：

【http://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/】

三、以及這篇關於輸入源定時源的詳解介紹：

【http://blog.csdn.net/ztp800201/article/details/9240913】

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