iOS开发-RunLoop详解
RunLoop概述
RunLoop
是什么?
为什么要有RunLoop
?
一般来说,一个线程只能执行一个任务,执行完就退出。如果我们需要一种机制,让线程不退出,随时能处理事件,那么我们就用到了RunLoop
。那么,RunLoop
是什么?RunLoop
又叫运行循环,内部就是一个do-while
循环,在这个循环内部不断处理各种任务,保证程序持续运行。RunLoop
存在的目的就是当线程中有任务的时候,保证线程干活,当线程没有任务的时候,让线程睡眠,提高程序性能,节省资源,该做事的时候做事,该休息的时候休息(想看一下你在房间里一直转圈抗饿还是躺在床上睡觉更抗饿?)。
RunLoop的作用
1、保持程序持续运行。
App一启动就会开启主线程,主线程在开启的时候就会开启主线程对应的RunLoop
,RunLoop
能保证线程不被销毁,主线程不销毁,程序就会持续运行。
2、处理App中各类事件。
事件响应、手势识别、界面刷新、AutoreleasePool
自动释放池、NSTimer
等事件处理。
3、节省CPU
资源,提高程序性能。
如概述所述,当线程中有任务的时候,保证线程干活,当线程没有任务的时候,让线程睡眠,提高程序性能,节省资源,该做事的时候做事,该休息的时候休息。
RunLoop的原理
想要更好的理解RunLoop
,阅读源码是一个不错的选择。老司机说,有了源码,RunLoop
也就没那么神秘了。首先我们平时所讲的RunLoop
有两种, 一种是NSRunLoop
,一种CFRunLoop
!
-
NSRunLoop
是存在于Foundation
框架中,CFRunLoop
是存在于CoreFoundation
框架中的。平时我们使用的是NSRunLoop
,其实NSRunLoop
是基于CFRunLoop
的一层简单的OC封装。 -
CFRunLoop
本质是一个结构体,NSRunLoop
是一个NSObject
对象。NSRunLoop
不是线程安全的,CFRunLoop
时候线程安全的。那么我们通过源码了解一下CFRunLoop
。首先看下基本数据结构。
1、首先看下CFRunLoop
的定义,这里我把需要关注的参数都做了注释
由此可以看出,CFRunLoop
是一个结构体,里面含有很多属性。看一下这个结构体里面我们需要关注的几个参数。每一个RunLoop
都有自己的模式(Mode),而且不止一个模式。模式(Mode)里面存储的是RunLoop
要处理的事件源,事件源有三种,Source、Timer、Observer
这三种,下面会有详细介绍。RunLoop
有很多模式,但是某一个时刻只能有一个确定的Mode
,就是_currentMode
,下面第二条讲述的就是RunLoop
的Mode
,在RunLoop
结构体里面几个与模式(Mode)相关的参数 :
_currentMode,
,表示该RunLoop当前所处的模式;
_modes
表示该RunLoop中所有的模式;
另外RunLoop里面有一个Mode是NSRunLoopCommonModes
,这个Mode并没有什么含义,它只是对几个模式(Mode)进行标记的一个集合;
_commonModes
表示NSRunLoopCommonModes
这个模式下保存的Mode,我们也可以将自定义的Mode添加到这个set里面;
_commonModeItem
表示添加到NSRunLoopCommonModes
里面的Source/Timer
等;
2、上面提到的RunLoop里面有很多模式(Mode),来了解一下模式CFRunLoopMode,下面是CFRunLoop的源码。
其实与CFRunLoop
相关的几个定义都是结构体,CFRunLoopMode
也是结构体,看代码了解下CFRunLoopMode
的几个相关参数,主要是上面标记出来的四个参数
上面说RunLoop是用来处理事件,它处理的事件主要有三种,Source、Timer、Observer
,那么Source
还可以分为两种,Source0
和Source1
,CFRunLoopMode
的定义里面有四个集合,分别表示存储这四种事件源的集合,如上标注。
RunLoop中的Mode主要有以下几种:
-
1)
KCFRunLoopDefaultMode
:App的默认Mode,通常主线程是在这个Mode下运行。 -
2)
UITrackingRunLoopMode
:界面跟踪Mode,用于ScrollView追踪触摸滑动,保证界面滑动的时候不受其他Mode影响。 -
3)
KCFRunLoopCommonMode
:这是一个占位用的Mode,作为标记KCFRunLoopDefaultMode
和UITrackingRunLoopMode
用,并不是一种真正的Mode。 -
4)
UIInitializationRunLoopMode
:在刚启动App的时候进入的第一个Mode,启动完成后不再使用。 -
5)
CSEventReceiveRunLoopMode
:接受系统事件内部Mode,通常用不到
RunLoop启动的时候只能选择其中一个Mode,作为currentMode
,如果需要切换Mode,只能退出当前Mode,再重新选择一个Mode进入。
到这里,基于以上CFRunLoop
和CFRunLoopMode
的理解,RunLoop中保存的是RunLoopMode
,而RunLoopMode
中保存的才是实际执行的任务。
3、RunLoopMode
里面存储的是RunLoop要处理的事件源,事件源有三种,Soure、Timer和Observer
。
- 1)
CFRunLoopSourceRef
,就是Soure
事件源,看一下它的定义。
CFRunLoopSourceRef
是RunLoop要处理的事件源之一,version0、version1
是根据对不同事件的处理区分出来的source0、source1。
- 2)
CFRunLoopTimerRef
。RunLoop的相关Timer事件,定时器,定时执行一个任务,也是在RunLoop中处理的。
- 3)
CFRunLoopObserverRef
。CFRunLoopObserverRef
是RunLoop的监听者,能够监听RunLoop的状态改变。
RunLoop在运行过程中有以下几个状态:
可以给一个RunLoop添加观察。通过监测RunLoop的状态判断是否出现卡顿。创建一个Observer观察者,将创建好的观察者添加到主线程RunLoop的CommonMode
模式下观察,创建一个持续的子线程专门用来监控主线程的RunLoop状态,一旦发现进入睡眠前的KCFRunLoopBeforeSource
状态,或者唤醒后的状态KCFRunLoopAfterWaiting
,在设置的时间阈值内一直没有变化,即可判断为卡顿,dump出堆栈的信息,从而进一步分析出具体是哪个方法的执行时间长。
4、了解了RunLoop的基本数据结构,下面看一下RunLoop是如何运行的。
首先,如何创建一个RunLoop
,其实RunLoop
并不需要我们手动创建。任何一个RunLoop
都与一个线程关联着,先有线程,再有RunLoop
。苹果提供了两个API,让我们来获取RunLoop
,CFRunLoopGetMain()
和CFRunLoopGetCurrent()
,这两个方法分别获取MainRunLoop
和当前线程的RunLoop。
从上面两个函数可以看出,RunLoop
是通过_CFRunLoopGet0()
这个函数来获取的,并且以线程作为参数,这个函数的作用与通过key从NSDictionary
获取Value
极为相似。接下来,看一下_CFRunLoopGet0()
的实现。
获取某个线程的RunLoop
,首先以该线程作为key
,从全局字典查找,如果没有找到,就新建一个,并以线程为key,RunLoop
为Value
存到全局字典中(如果全局字典不存在,就先初始化全局字典,并新建一个MainRunLoop
保存到全局字典中)。下面是源码,我都添加了注释。
上面这个是获取当前RunLoop的原理,那么RunLoop内部又是如何执行任务的。这里有一个图解。
CFRunLoopRun
和CFRunLoopRunInMode
内部都调用了CFRunLoopRunSpecific
。而CFRunLoopRunSpecific
内部又调用了__CFRunLoopRun,CFRunLoopRunSpecific
和__CFRunLoopRun
合起来就是RunLoop
的完整实现了。看下下面一段伪代码解读,这个就是RunLoop
的内部逻辑:
RunLoop
和线程之间的关系
1、RunLoop
保存在一个全局的Dictionary
里面,线程为key
,RunLoop
为Value
。
2、线程刚创建的时候是没有RunLoop
对象的,RunLoop
会在第一次获取它的时候创建。
3、RunLoop
会在线程结束的时候销毁。
4、主线程的RunLoop
已经自动获取(创建),子线程默认没有开启RunLoop
。
5、每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop
对象。
6、先有线程,再有RunLoop
。
我们在开发中常见RunLoop
使用
1、控制线程生命周期(线程保活、线程永驻)。
原理:如果Mode里面没有任何的Soure0/Source1/Timer/Observer
,RunLoop
会立马退出,所以为了不让它退出,可以在RunLoop
里面添加一个Soure1
,AF2.x
中用到常驻线程,就是这个原理。
2、TableView
延迟加载图片。
把setImage
放到NSDefaultRunLoopMode
去做,也就是在滑动的时候并不会去调用赋值图片的方法,而是会等到滑动完毕切换到NSDefaultRunLoopMode
下面才会调用。
[self.img performSelector:@selector(setImage:) withObject:image afterDelay:0 inModes:[NSDefaultRunLoopMode]];
3、解决NSTimer
在滑动时停止工作的问题(将Timer
添加到CommonMode
里面即可)。
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(timerEvent) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
Timer
默认是处在NSDefaultRunLoopMode
模式,当我们滑动页面的时候RunLoop会切换到UITrackingRunLoopMode
模式,这样我们的timer
就停止工作了,就像商城的倒计时,滑动页面的时候倒计时就停止了,为了解决这个问题,需要让timer
在UITrackingRunLoopMode
下也能工作,而NSRunLoopCommonModes
,这个模式等效于NSDefaultRunLoopMode
和UITrackingRunLoopMode
的结合。所以给timer
指定NSRunLoopCommonModes
模式,这样 timer
可以在NSDefaultRunLoopMode、UITrackingRunLoopMode
模式下都运行。
4、另外可以通过监测RunLoop
的状态监测应用卡顿。
RunLoop
在进入睡眠之前和唤醒后的两个loop
状态定义的值,分别是KCFRunLoopBeforeSources
和KCFRunLoopAfterWaiting
,也就是要触发Source0
回调和接收mach_port
消息两个状态。创建一个Observer
观察者,将创建好的观察者添加到主线程RunLoop
的CommonMode
模式下观察,创建一个持续的子线程专门用来监控主线程的RunLoop
状态,一旦发现进入睡眠前的KCFRunLoopBeforeSource
状态,或者唤醒后的状态KCFRunLoopAfterWaiting
,在设置的时间阈值内一直没有变化,即可判断为卡顿,dump
出堆栈的信息,从而进一步分析出具体是哪个方法的执行时间长。
以上是开发中常用的与RunLoop
相关的应用。
对于RunLoop
的这篇总结,是在阅读前人博客和自己对源码的解读之后编写的。基于对RunLoop
的理解,我们可以清晰的看到,RunLoop
就是一个do-while
循环,在这个循环内部,有事情则处理事情,没事情就休息,这样做的好处就是提高程序性能,节省资源。另外RunLoop
中保存的是RunLoopMode
,而RunLoopMode
中保存的才是实际执行的任务。对RunLoop
理解到这里,我们可以去网上搜罗一下RunLoop
的案例,检阅一下自己啦,加油!