Runloop原理

2020-09-15  本文已影响0人  Queen_BJ

一、讲一下对Runloop的理解？

Runloop就是一个运行循环，它保证了在没有任务的时候线程不退出，有任务的时候即使响应。Runloop跟线程，事件响应，手势识别，页面更新，定时器都有着紧密联系。

为什么main函数不会退出？

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

UIApplicationMain内部默认开启了主线程的RunLoop，并执行了一段无限循环的代码

//无限循环代码模式(伪代码)
int main(int argc, char * argv[]) {        
    BOOL running = YES;
    do {
        // 执行各种任务，处理各种事件
        // ......
    } while (running);

    return 0;
}

UIApplicationMain函数一直没有返回，而是不断地接收处理消息以及等待休眠，所以运行程序之后会保持持续运行状态。

二、RunLoop的数据结构

NSRunLoop(Foundation)是CFRunLoop(CoreFoundation)的封装，提供了面向对象的API
RunLoop 相关的主要涉及五个类：

1、CFRunLoop

由pthread(线程对象，说明RunLoop和线程是一一对应的)、currentMode(当前所处的运行模式)、modes(多个运行模式的集合)、commonModes(模式名称字符串集合)、commonModelItems(Observer,Timer,Source集合)构成

2、CFRunLoopMode

由name、source0、source1、observers、timers构成

3、分为source0和source1两种
4、CFRunLoopTimer

于时间的触发器，基本上说的就是NSTimer。在预设的时间点唤醒RunLoop执行回调。因为它是基于RunLoop的，因此它不是实时的（就是NSTimer 是不准确的。 因为RunLoop只负责分发源的消息。如果线程当前正在处理繁重的任务，就有可能导致Timer本次延时，或者少执行一次）

5、CFRunLoopObserver

监听以下时间点:CFRunLoopActivity

6、各数据结构之间的联系

线程和RunLoop一一对应， RunLoop和Mode是一对多的，Mode和source、timer、observer也是一对多

关系图

三、RunLoop的Mode

一个RunLoop 对象中可能包含多个Mode，且每次调用 RunLoop 的主函数时，只能指定其中一个 Mode(CurrentMode)，切换 Mode，需要重新指定一个 Mode 。主要是为了分隔开不同的 Source、Timer、Observer，让它们之间互不影响


当RunLoop运行在Mode1上时，是无法接受处理Mode2或Mode3上的Source、Timer、Observer事件的

总共是有五种CFRunLoopMode:

四、RunLoop的实现机制

对于RunLoop而言最核心的事情就是保证线程在没有消息的时候休眠，在有消息时唤醒，以提高程序性能。RunLoop这个机制是依靠系统内核来完成的（苹果操作系统核心组件Darwin中的Mach）。


RunLoop通过mach_msg()函数接收、发送消息。它的本质是调用函数mach_msg_trap()，相当于是一个系统调用，会触发内核状态切换。在用户态调用 mach_msg_trap()时会切换到内核态；内核态中内核实现的mach_msg()函数会完成实际的工作
即基于port的source1，监听端口，端口有消息就会触发回调；而source0，要手动标记为待处理和手动唤醒RunLoop

Mach消息发送机制

大致过程为：

五、RunLoop与NSTimer

一个比较常见的问题：滑动tableView时，定时器还会生效吗？
默认情况下RunLoop运行在kCFRunLoopDefaultMode下，而当滑动tableView时，RunLoop切换到UITrackingRunLoopMode，而Timer是在kCFRunLoopDefaultMode下的，就无法接受处理Timer的事件。
怎么去解决这个问题呢？把Timer添加到UITrackingRunLoopMode上并不能解决问题，因为这样在默认情况下就无法接受定时器事件了。
所以我们需要把Timer同时添加到UITrackingRunLoopMode和kCFRunLoopDefaultMode上。
那么如何把timer同时添加到多个mode上呢？就要用到NSRunLoopCommonModes了

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

Timer就被添加到多个mode上，这样即使RunLoop由kCFRunLoopDefaultMode切换到UITrackingRunLoopMode下，也不会影响接收Timer事件

六、RunLoop和线程

   @autoreleasepool {
        
        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        
        [runLoop run];
        
    }

参考创建常驻线程

问题二、输出下边代码的执行顺序

 NSLog(@"1");

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
    
    NSLog(@"2");

    [self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:10];
    
    NSLog(@"3");
});

NSLog(@"4");

- (void)test
{
    
    NSLog(@"5");
}

答案是1423，test方法不会执行。
原因是如果是带afterDelay的延时函数，会在内部创建一个 NSTimer，然后添加到当前线程的RunLoop中。也就是如果当前线程没有开启RunLoop，该方法会失效
那么我们改成:

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        
        NSLog(@"2");
        
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
        
        [self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:10];
  
        NSLog(@"3");
    });

然而test方法依然不执行。
原因是如果RunLoop的mode中一个item都没有，RunLoop会退出。即在调用RunLoop的run方法后，由于其mode中没有添加任何item去维持RunLoop的时间循环，RunLoop随即还是会退出。
所以我们自己启动RunLoop，一定要在添加item后

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        
        NSLog(@"2");
        
        [self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:10];
        
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
  
        NSLog(@"3");
    });

问题三、怎样保证子线程数据回来更新UI的时候不打断用户的滑动操作？
当我们在子线程请求数据的同时滑动浏览当前页面，如果数据请求成功要切回主线程更新UI，那么就会影响当前正在滑动的体验。
我们就可以将更新UI事件放在主线程的NSDefaultRunLoopMode上执行即可，这样就会等用户不再滑动页面，主线程RunLoop由UITrackingRunLoopMode切换到NSDefaultRunLoopMode时再去更新UI

[self performSelectorOnMainThread:@selector(reloadData) withObject:nil waitUntilDone:NO modes:@[NSDefaultRunLoopMode]];
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