iOS 解开 RunLoop 神秘面纱之谜

2016-11-13 本文已影响2544人 LaiYoung_

神秘面纱之谜
原谅我这次做了一个标题党。
我相信在很多做 iOS 开发不久的同学都或多或少知道在 cocoa Touch 框架里面有 RunLoop 这个东西。但是不知道它在实际开发中如何具体体现。我在学习 RunLoop 之前也是只知道有这个东西，具体如何运用在实际开发中我也不知道，所以就趁周末学习下神秘的 RunLoop，尽管在网上已经有很多关于 RunLoop 的文章了（在文末我会贴出相关文章），而且写得都不错，不过，我还是将自己的发表出来吧，记录一下自己曾经学习了这个神秘的东西。
建议先看倒数第二点RunLoop 的实际应用再倒回来看理论知识点，这样更利于知识点的吸收！

RunLoop 的作用

保持程序的持续运行
处理 App 中的各种事情，Touch Event、 NSTimer、Selector 事件
节省 CPU 资源，提高程序性能，有事做的时候做事儿，没事儿做的时候休息。

RunLoop 对象

iOS 中有 2 套API 来访问和使用 RunLoop

Foundation－> NSRunLoop
Core Foundation -> CFRunLoopRef

NSRunLoop 和 CFRunLoopRef 都代表着 RunLoop 对象
NSRunLoop 是基于 CFRunLoopRef 的一层 OC 包装

RunLoop 与线程

每个线程都对应一个 RunLoop 对象，在主线程默认开启，子线程需要自己手动开启
RunLoop 在第一次获取时创建，在线程结束时销毁

获取RunLoop对象

Foundation

[NSRunLoop currentRunLoop];获取当前线程的 RunLoop 对象
[NSRunLoop mainRunLoop];获取主线程 RunLoop 对象

Core Foundation

CFRunLoopGetCurrent();获取当前线程的 RunLoop 对象
CFRunLoopGetMain();获取主线程的RunLoop对象

RunLoop 相关类

Core Foundation 中相关 RunLoop 的 5 个类

CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopModeRef

CFRunLoopModeRef 代表 RunLoop 的运行模式

一个 RunLoop 包含若干个 Mode，每个 Mode 又包含若干个 Source／Timer／Observer。

图片来至_ibireme Blog
每次 RunLoop 启动时，只能指定其中一个 Mode，这个 Mode 被称作 CurrentMode。
如果需要切换 Mode，只能退出 RunLoop，再重新指定一个 Mode 进入。这样做主要是为了分隔开不同组的 Source／Timer／Observer，让其互不影响

系统默认注册了5个 Mode：

KCFRunLoopDefaultMode，App 的默认 Mode，通常主线程在这个 Mode 下运行。
UITrackingRunLoopMode，界面跟着 Mode，用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证节目滑动时不受其他 Mode 影响。
UIInitializationRunLoopMode，在刚启动 App 时进入的第一个 Mode，启动完成后就不再使用。
GSEventReceiveRunLoopMode，接受系统事件的内部 Mode，通常用不到。
KCFRunLoopCommonModes，这是一个占位用的 Mode，不是一种真正的 Mode。

CFRunLoopSourceRef

Source 是 RunLoop 的数据源抽象类（protocol）
RunLoop 定义了两个 Version 的Source

Source0：处理 App 内部事件、App 自己负责管理（触发），如 UIEvent，CFSocket，Cocoa Perform Selector Source
Source1：由 RunLoop 和内核管理，Mach port 驱动，如 CFMachPort、CFMessagePort

CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopTimerRef 是基于时间的触发器，基本上说的就是 NSTimer。

CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopObserverRef 是观察者，能够监听 RunLoop 的状态变化。
可以监听的时间点有以下几个。

/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),//即将进入 RunLoop
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),//即将处理 Timer
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),//即将处理 Source
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),//即将进入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),//刚从休眠中唤醒
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),//即将退出 RunLoop
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU//监听 RunLoop 的所有情况
};

RunLoop 处理逻辑

官方版

图片来至_ibireme Blog

RunLoop 的实际应用

1. NSTimer

[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0f target:self selector:@selector(testTimer) userInfo:nil repeats:YES];

这种情况下的 NSTimer 是默认加在 NSDefaultRunLoopMode 下的。假如此时有一个继承自 ScrollView 的控件，例如 tableView，正在滑动它，那么你的 NSTimer 就会停止工作，因为此时从 NSDefaultRunLoopMode 切换到了 UITrackingRunLoopMode。
此时停止滑动 tableView，NSTimer 又开始工作，因为又从 UITrackingRunLoopMode 切换到了 NSDefaultRunLoopMode。

解决这个问题只需要在开启 NSTimer 的时候设置好 RunLoop 的 Mode 设置为 NSRunLoopCommonModes 即可。如下：

NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0f target:self selector:@selector(testTimer) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

NSRunLoopCommonModes 这个 Mode 是一个不确定的 Mode，指在 NSDefaultRunLoopMode 和 UITrackingRunLoopMode 下，类似是这两个 Mode 的集合，都会执行执行这个 NSTimer。

还有一种场景就是在子线程去开启一个 NSTimer，你说这个 timer 会不会执行？我说这个 timer 不会执行，因为 timer 的执行是依靠与 RunLoop 的，子线程都没有开启 RunLoop，所以也就不会执行。解决这个问题只需要开启 RunLoop 即可，在后面第5点 线程保活／常驻线程 会讲怎么开启一个子线程的 RunLoop。

2. imageView 的显示

[self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"1KR2C08-9"] afterDelay:2.0f];

这个同上面的 NSTimer 类似，Mode 默认为 NSDefaultRunLoopMode，在滑动一个 ScrollView 控件的时候，那么这个 image 对象就不会显示在 imageView 控件上。要想在滑动 ScrollView 控件的时候，也能让 image 对象显示在 imageView 控件上，使用另外一个带有 Modes 的 performSelector 即可，如下：

[self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"1KR2C08-9"] afterDelay:2.0 inModes:@[NSRunLoopCommonModes]];

3. 显示大图

这是我在看叶孤城_在斗鱼直播讲 RunLoop 时候知道的，场景是这样的，有一个 tableView，每个 cell 都显示了三张图，一屏大概能显示18张图，每张图的大小是2034 × 1525 pixels，如果在一次 RunLoop 的时候绘制 18 张图到 cell 上面会其卡无比。如果用 CFRunLoopObserverRef 来监听 RunLoop 在 kCFRunLoopEntry状态的时候就代表进入了一个新的 RunLoop，那么在这时候进行一次绘制，就解决了卡顿问题。但是我看源代码是在kCFRunLoopBeforeWaiting状态进行绘制的。Demo_RunLoopWorkDistribution，视频地址 密码:ennf

4. 监测 iOS 卡顿

这个也是在叶孤城_在斗鱼直播中看到的，核心还是使用 CFRunLoopObserverRef 来监听两次 RunLoop 之间的时差，如果在一个新的 RunLoop 开启的时候，这两个之间的时差超过你设置的某个值就表示有卡顿了。然后将这次 RunLoop 执行的所有方法打印出来，差不多就可以定位在某个函数执行的时候发生了卡顿。Demo_PerformanceMonitor

5. 线程保活／常驻线程

都知道在子线程执行完毕任务之后，这个线程就 dealloc 了。不信可以自己创建一个 class 继承至 NSThread 实现 dealloc 函数来看看是否会在线程执行完毕任务之后就会 dealloc，因为在子线程，RunLoop 默认是没有开启的，所以执行完任务之后就会 dealloc 。
有时候我们需要让这个线程再继续执行其他任务应该怎么做呢？我们已经知道了子线程为什么会在执行完任务之后就会 dealloc，那么我们就从根本开始，开启其 RunLoop，将下面两行代码写在子线程函数里面。

[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];

再使用 performSelector 在开启 RunLoop 的线程执行其任务。如果你只写了[[NSRunLoop currentRunLoop] run];而没有为 RunLoop 添加其 Mode，或者说添加了 Mode，Mode 没有值（source／NSTimer／observer），那么就没有开启 RunLoop。

[self performSelector:@selector(testAgainThread) onThread:_thread withObject:nil waitUntilDone:YES];

假如这个子线程没有开启 RunLoop，而waitUntilDone 为 YES，那么在 perforSelector 处就会出现一个类似死循环的东西，因为这个线程已经销毁了，而 waitUntilDone 为 YES（也就是需要执行完这个线程之后，才能执行之后的操作），然而现在无法执行这个线程，所以也就会死在这里。

6. AutoreleasePool

在 ibireme 的文章中说，在主线程执行的代码，通常是写在诸如事件回调、Timer回调内的。这些回调会被 RunLoop 创建好的 AutoreleasePool 环绕着，所以不会出现内存泄漏，开发者也不必显示创建 Pool 了。
在EFObjc52中，说到主线程或是“大中抠派发”（GCD）机制中的线程，这些线程都哦默认都有自动释放池，每次执行“事件循环”（Event Loop）时，就会将其清空。
RunLoop 在其进入之前先创建一个自动释放池，在休眠的时候清空自动释放池，在唤醒之前会再创建一个自动释放池。在 RunLoop 退出的时候会销毁自动释放池。

总结：

1、子线程需要手动开启 RunLoop

2、RunLoop 离不开 Mode，Mode 离不开 Source／Timer／Observer。

3、可以利用 Observer 监听 RunLoop 的各个状态来做一些非常规操作。

经典面试题：

Q：AutoreleasePool 在什么时候执行？A： UIKit 通过 RunLoopObserver 在 RunLoop 两次 sleep 间对 AutoreleasePool 进行 Pop 和 Push，将这次 RunLoop 中产生的Autorelease 对象进行释放。