RunLoop底层原理
2019-07-04 本文已影响0人
春风依旧
一、RunLoop介绍：
1、什么是RunLoop？
通过内部维护的事件循环来对事件/消息进行管理的一个对象
2、什么是事件循环，怎么做到的？
* 没有消息需要处理时，休眠以避免资源占用
* 有消息需要处理时，立刻被唤醒
3、RunLoop的作用：
//项目中的main.m文件
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
}
//这个可以看做如下：
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
int retVal = 0;
do {
//睡眠中等待消息
int message = sleep_and_wait();
//处理消息
retval = process_message(message);
} while (0 == retval)
}
}
1、保持程序的持续运行
2、处理App中的各种事件（比如触摸事件、定时器事件等）
3、节省CPU资源，提高程序性能：该做事时做事，该休息时休息
4、RunLoop的应用：
1、定时器（Timer）、PerformSelector(线程间的通讯)
2、GCD Async Main Queue
3、事件响应、手势识别、界面刷新
4、网络请求
5、AutoreleasePool
6、保住程序不退出，持续运行；
7、节省 CPU 资源，提高程序性能；
二、Runloop对象：
1、iOS中有2套API来访问和使用RunLoop
- Foundation：NSRunLoop
- Core Foundation：CFRunLoopRef
2、NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop对象
NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC包装 CFRunLoopRef开原地址
3、获取RunLoop对象
- OC(Foundation)获取RunLoop对象
[NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的RunLoop对象
[NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的RunLoop对象
- C(Core Foundation)获取RunLoop对象
CFRunLoopGetCurrent(); // 获得当前线程的RunLoop对象
CFRunLoopGetMain(); // 获得主线程的RunLoop对象
三、Runloop数据结构：
1、Runloop的相关类
CFRunLoopRef - 获得当前RunLoop和主RunLoop
CFRunLoopModeRef - RunLoop 运行模式，只能选择一种，在不同模式中做不同的操作
CFRunLoopSourceRef - 事件源，输入源
CFRunLoopTimerRef - 定时器时间
CFRunLoopObserverRef - 观察者
2、CFRunLoop的底层结构
typedef struct __CFRunLoop *CFRunLoopRef;
struct __CFRunLoop {
pthread_t pthread; //--对应线程(RunLoop和线程的关系)
CFMutableSetRef commonModes; //NSMutableSet< NSString*>
CFMutableSetRef commonModeItems; // Observer Timer Source
CFRunLoopModeRef currentMode; //当前的model
CFMutableSetRef modes; //NSMutableSet< CFRunLoopMode*>
};
3、CFRunLoopMode的底层结构(modes)
typedef struct __CFRunLoop *CFRunLoopModelRef;
struct __CFRunLoopModel {
//名称 NSDefaultRunLoopModel
CFStringRef _name;
// 代表触摸事件、performSelector:onThread:
CFMutableSetRef _sources0;
//基于Port的线程间通信、系统事件捕捉
CFMutableSetRef _sources1;
//NSTimer、performSelector:withObject:afterDelay:
CFMutableArrayRef _observers;
//用于监听RunLoop的状态、UI刷新、AutoreleasePool
CFMutableArrayRef _timers; //定时器
};
RunLoop.png
4、CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式(currentMode)
1、一个RunLoop包含若干个Mode，每个Mode又包含若干个Source0/Source1/Timer/Observer
2、RunLoop启动时只能选择其中一个Mode，作为currentMode
3、如果需要切换Mode，只能退出当前Loop，再重新选择一个Mode进入
4、不同组的Source0/Source1/Timer/Observer能分隔开来，互不影响
5、如果Mode里没有任何Source0/Source1/Timer/Observer，RunLoop会立马退出
5、常见的3种Model
1、kCFRunLoopDefaultMode（NSDefaultRunLoopMode）：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，保证界面滑动时不受其他 Mode 影响
3、NSRunLoopCommentMode：
* CommentMode不是实际存在的一种Model
* 是同步Source/Timer/Observer到多个Model中的一种技术解决方案
4、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
5、GSEventReceiveRunLoopMode：接受系统内部事件，通常用不到
6、CFRunLoopObserverRef
// 创建Observer
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
switch (activity) {
case kCFRunLoopEntry: //RunLoop 准备启动
NSLog(@"RunLoop进入");
break;
case kCFRunLoopBeforeTimers:// RunLoop 将要处理一些Timer相关事件
NSLog(@"RunLoop要处理Timers了");
break;
case kCFRunLoopBeforeSources: //RunLoop 将要处理一些 Source 事件
NSLog(@"RunLoop要处理Sources了");
break;
case kCFRunLoopBeforeWaiting: /RunLoop 将要进行休眠状态,即将由用户态切换到内核态
NSLog(@"RunLoop要休息了");
break;
case kCFRunLoopAfterWaiting: //RunLoop 被唤醒，即从内核态切换到用户态后
NSLog(@"RunLoop醒来了");
break;
case kCFRunLoopExit: // RunLoop 退出
NSLog(@"RunLoop退出了");
break;
default:
break;
}
});
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
CFRelease(observer);
四、Runloop实现机制：
截屏2021-02-23 下午10.04.53.png
1、通知观察者 RunLoop 即将启动。
2、通知观察者即将要处理 Timer/source0 事件。
3、处理 source0 事件。
4、如果基于端口的源(Source1)准备好并处于等待状态，进入步骤 8。
5、通知观察者线程即将进入休眠状态。
6、将线程置于休眠状态，由用户态切换到内核态，直到下面的任一事件发生才唤醒线程。
7、通知观察者线程将被唤醒。
8、处理唤醒时收到的事件。
9、通知观察者 RunLoop 结束
五、Runloop在实际开发中的应用：
1、解决NSTimer在滑动时停止工作的问题
2、实现常驻线程
3、监控应用卡顿
不难发现NSRunLoop调用方法主要就是在kCFRunLoopBeforeSources和kCFRunLoopBeforeWaiting之间,还有kCFRunLoopAfterWaiting之后,也就是如果我们发现这两个时间内耗时太长,那么就可以判定出此时主线程卡顿
4、性能优化(UITableViewCell加载多个高清图片导致卡顿)
首先创建一个单例，单例中定义了几个数组，用来存要在runloop循环中执行的任务，然后为主线程的runloop添加一个CFRunLoopObserver,当主线程在NSDefaultRunLoopMode中执行完任务，即将睡眠前，执行一个单例中保存的一次图片渲染任务
相关操作
六、Runloop与线程：
1、线程与RunLoop的关系
* 线程是和RunLoop是一一对应的关系
* RunLoop保存在一个全局的Dictionary里，线程作为key，RunLoop作为value
* 线程刚创建时并没有RunLoop对象，RunLoop会在第一次获取它时创建
* RunLoop会在线程结束时销毁
* 主线程的RunLoop已经自动获取（创建），子线程默认没有开启RunLoop
2、怎样实现一个常驻线程?
* 为当前线程开启一个RunLoop
* 向该RunLoop中添加一个Port/Source等维持RunLoop的事件
* 启动该RunLoop
3、怎样保证子线程数据回来更新UI的时候偶不打断用户的滑动操作？
* 滑动的过程中UI处于UITrackingRunLoopMode下；
* 网络请求处于子线程下进行的，请求的数据抛给主线程更新UI，提交到主线程的DefaultMode模式下；
* 当滑动的时候处于TrackingMode下，提交到主线程DefaultMode下的任务不会被执行，当停止滑动的时候，会切换到DefaultMode，进而对提交的任务进行处理
4、PerformSelector:afterDelay:这个方法在子线程中是否起作用？为什么？怎么 解决？
* 不起作用，其内部会创建一个Timer并添加到当前线程的RunLoop中；
* 子线程默认没有RunLoop，也就没有Timer
* 解决办法是可以使用GCD来实现：Dispatch_after
