RunLoop

2018-03-15 本文已影响19人 CoderHong

概述

什么是RunLoop
- 运行循环
基本的作用
- 保持程序的持续运行
- 处理App中的各种事件(触摸事件、定时器事件、Selector事件)
- 节省CPU资源，提高程序的性能

iOS项目中RunLoop

iOS程序的入口main函数

#import <UIKit/UIKit.h>
#import "AppDelegate.h"

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

UIApplicationMain函数内部开启了一个RunLoop。这个RunLoop是系统启动。跟我们的主线程相关联。也就是这个RunLoop处理主线程的各种事件。

RunLoop对象

iOS提供了两套API来访问RunLoop
- Foundation
- Core Foundation
  - RunLoop

NSRunLoop是基于CFRunLoop的一层OC包装。Core Foundation是纯C语言的。苹果开源RunLoop源码官方文档

RunLoop与线程

每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象
主线程RunLoop已经自动创建好并开启了，子线程的RunLoop需要主动创建
子线程的RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁。

image

子线程的RunLoop是懒加载的方式，默认没有创建。在子线程第一次获取时创建。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
    [thread start];
}

- (void)run
{
    NSRunLoop *rp = [NSRunLoop currentRunLoop];
    NSLog(@"--------------------");
}

获取RunLoop函数的源码

// t==0 is a synonym for "main thread" that always works
CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
    if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {
        t = pthread_main_thread_np();
    }
    __CFLock(&loopsLock);
    if (!__CFRunLoops) {
        __CFUnlock(&loopsLock);
        CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
        CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
        CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);
        if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
            CFRelease(dict);
        }
        CFRelease(mainLoop);
        __CFLock(&loopsLock);
    }
    // 1.线程作为Key去__CFRunLoops取对应的loop
    CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
    __CFUnlock(&loopsLock);
    // 1.1 如果没有取到
    if (!loop) {
        // 1.1.1创建RunLoop
        CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
        __CFLock(&loopsLock);
        loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
        if (!loop) {
            // 1.1.2 key作为当前线程 Value作为RunLoop
            CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);
            loop = newLoop;
        }
        // don't release run loops inside the loopsLock, because CFRunLoopDeallocate may end up taking it
        __CFUnlock(&loopsLock);
        CFRelease(newLoop);
    }
    if (pthread_equal(t, pthread_self())) {
        _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL);
        if (0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)) {
            _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr, (void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-1), (void (*)(void *))__CFFinalizeRunLoop);
        }
    }
    return loop;
}

RunLoop相关的类

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

image.png

如果一个RunLoop想要运行起来，里面必须有一个Mode并且Model里面必须有一个Source或者Timer。否则该RunLoop直接退出。

CFRunLoopMode

一个 RunLoop 包含若干个 Mode，每个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被称作 CurrentMode
如果需要切换Mode，只能退出Loop，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他 Mode 影响
- UIInitializationRunLoopMode: 在刚启动 App 时第进入的第一个 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 是一种标记带此标记的模式UITrackingRunLoopMode kCFRunLoopDefaultMode

CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopSourceRef是事件源（输入源）可以简单理解为NSTimer。
NSTimer定时器

[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:0.5 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
 
- (void)run
 {
   NSLog(@"--------------------");
 }

上面通过NSTimer的scheduledTimerWithTimeInterval方式创建其内部做了很多事情。它等价于下面 timerWithTimeInterval的方式。

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:0.5 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
 
- (void)run
 {
   NSLog(@"--------------------");
 }

默认我们的Timer被添加到RunLoop的NSDefaultRunLoopMode模式下。

scheduledTimerWithTimeInterval 默认将Timer添加进RunLoop中并且对timer有强引用, 控制器引用timer使用weak。其实在Timer没有调用invalidate方法之前timer会强引用这控制器。控制器销毁了timer不一定销毁。只有调用invalidate后Timer才会销毁。

当我们拖动UIScrollView的时候，主线程关联的RunLoop进入`UITrackingRunLoopMode`模式。开发为了在满足两种模式下定时器都能够工作。做如下设置。

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:0.5 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
 
- (void)run
 {
   NSLog(@"--------------------");
 }

上面将Timer添加到标记为NSRunLoopCommonModes的模式中。其中有NSRunLoopCommonModes标记的模式为UITrackingRunLoopMode和NSDefaultRunLoopMode。

CFRunLoopSourceRef

苹果分类
- Port-Based Sources
- Custom Input Sources
- Cocoa Perform Selector Sources
基于调用栈分类
- Source0：非基于Port的(用户的点击事件...)
- Source1：基于Port的(通过内核和其他线程通信、接受、分发系统事件)

CFRunLoopObserverRef

是观察者，能够监听RunLoop的状态改变

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

使用Core Foundation API创建观察者并监听RunLoop的状态

// @param  activities 需要监听RunLoop的哪些状态 kCFRunLoopAllActivities监听RunLoop的所有状态
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        
        switch (activity) {
            case kCFRunLoopEntry:
                NSLog(@"即将进入RunLoop");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeTimers:
                NSLog(@"即将处理Timer");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeSources:
                NSLog(@"即将处理Source");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeWaiting:
                NSLog(@"即将进入休眠");
                break;
            case kCFRunLoopAfterWaiting:
                NSLog(@"刚从休眠中唤醒");
                break;
            case kCFRunLoopExit:
                NSLog(@"即将退出RunLoop");
                break;
            default:
                break;
        }
        
    });
    // 2.监听当前线程RunLoop的默认模式的状态
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);

RunLoop处理逻辑

RunLoop实践

Timer

ImageView的显示

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    // 如果渲染很多图片 需要将显示图片放在default模式下显示 当拖拽ScrollView是不显示
    [self.imageview performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"Snip20180316_64"] afterDelay:3.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];
}

常驻线程

默认一个线程的任务处理完毕就会死亡。通过RunLoop可以让一个线程不死(常驻)。

#import "ViewController.h"
#import <CoreFoundation/CoreFoundation.h>

@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) NSThread *thread;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
    _thread = thread;
    [thread start];
    
}

// 常驻线程
- (void)run
{
    NSLog(@"--------------------run");
    // 创建子线程的runloop
    NSRunLoop *rp = [NSRunLoop currentRunLoop];
    // 添加Source
    [rp addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    // 运行RunLoop
    [rp run]; // 等价于 [rp runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
}

- (void)test
{
    NSLog(@"--------------------test");
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
//    [self performSelector:@selector(run) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
    [self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}