iOS-RunLoop充滿靈性的死循環

lanyeraa 8年前發布 | 15K 次閱讀 RunLoop iOS開發 移動開發

一. RunLoop簡介

RunLoop字面意思是跑圈,在我們的項目中其實就是運行循環,而且是充滿靈性的死循環,為什么說他充滿靈性呢?因為他可以在我們需要的時候自己跑起來運行,在我們沒有操作的時候就停下來休息。充分節省CPU資源,提高程序性能。

二. RunLoop基本作用:

  1. 保持程序持續運行 ,程序一啟動就會開一個主線程,主線程一開起來就會跑一個主線程對應的RunLoop,RunLoop保證主線程不會被銷毀,也就保證了程序的持續運行
  2. 處理App中的各種事件 (比如:觸摸事件,定時器事件,Selector事件等)
  3. 節省CPU資源,提高程序性能 ,程序運行起來時,當什么操作都沒有做的時候,RunLoop就告訴CUP,現在沒有事情做,我要去休息,這時CUP就會將其資源釋放出來去做其他的事情,當有事情做的時候RunLoop就會立馬起來去做事情
    我們先通過API內一張圖片來簡單看一下RunLoop內部運行原理

    RunLoop內部運行原理

    通過圖片可以看出,RunLoop在跑圈過程中,當接收到Input sources 或者 Timer sources時就會交給對應的處理方去處理。當沒有事件消息傳入的時候,RunLoop就休息了。這里只是簡單的理解一下這張圖,接下來我們來了解RunLoop對象和其一些相關類,來更深入的理解RunLoop運行流程。

三. RunLoop在哪里開啟

我們知道主線程一開起來,就會跑一個和主線程對應的RunLoop,那么RunLoop一定是在程序的入口main函數中開啟。

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

進入UIApplicationMain

UIKIT_EXTERN int UIApplicationMain(int argc, char *argv[], NSString * __nullable principalClassName, NSString * __nullable delegateClassName);

我們發現它返回的是一個int數,那么我們對main函數做一些修改

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSLog(@"開始");
        int re = UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
        NSLog(@"結束");
        return re;
    }
}

運行程序,我們發現只會打印開始,并不會打印結束,這 說明在UIApplicationMain函數中,開啟了一個和主線程相關的RunLoop,導致UIApplicationMain不會返回,一直在運行中,也就保證了程序的持續運行 。

我們來看到RunLoop的源碼

// 用DefaultMode啟動
void CFRunLoopRun(void) {    /* DOES CALLOUT */
    int32_t result;
    do {
        result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
        CHECK_FOR_FORK();
    } while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}

我們發現RunLoop確實是do while通過判斷result的值實現的。因此,我們可以把RunLoop看成一個死循環。如果沒有RunLoop,UIApplicationMain函數執行完畢之后將直接返回,也就沒有程序持續運行一說了

四. RunLoop對象

Fundation框架 (基于CFRunLoopRef的封裝)

NSRunLoop對象

CoreFoundation

CFRunLoopRef對象

因為Fundation框架是基于CFRunLoopRef的封裝,因此我們學習RunLoop還是要研究CFRunLoopRef 源碼

1. 獲得RunLoop對象

Foundation
[NSRunLoop currentRunLoop]; // 獲得當前線程的RunLoop對象
[NSRunLoop mainRunLoop]; // 獲得主線程的RunLoop對象

Core Foundation CFRunLoopGetCurrent(); // 獲得當前線程的RunLoop對象 CFRunLoopGetMain(); // 獲得主線程的RunLoop對象</code></pre>

五. RunLoop和線程間的關系

  1. 每條線程都有唯一的一個與之對應的RunLoop對象
  2. 主線程的RunLoop已經自動創建好了,子線程的RunLoop需要主動創建
  3. RunLoop在第一次獲取時創建,在線程結束時銷毀

    1. 主線程相關聯的RunLoop創建

    CFRunLoopRef源碼
    // 創建字典
     CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
         // 創建主線程 根據傳入的主線程創建主線程對應的RunLoop
     CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
         // 保存主線程 將主線程-key和RunLoop-Value保存到字典中
     CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);

    2. 創建與子線程相關聯的RunLoop

    CFRunLoopRef源碼
    // 從字典中獲取子線程的runloop
     CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
     __CFUnlock(&loopsLock);
     if (!loop) {
         // 如果子線程的runloop不存在,那么就為該線程創建一個對應的runloop
     CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
         __CFLock(&loopsLock);
     loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
         // 把當前子線程和對應的runloop保存到字典中
     if (!loop) {
         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);
     }

    從上面的代碼可以看出,線程和 RunLoop 之間是一一對應的,其關系是保存在一個 Dictionary 里。所以我們創建子線程RunLoop時,只需在子線程中獲取當前線程的RunLoop對象即可 [NSRunLoop currentRunLoop]; 如果不獲取,那子線程就不會創建與之相關聯的RunLoop,并且只能在一個線程的內部獲取其 RunLoop

    [NSRunLoop currentRunLoop]; 方法調用時,會先看一下字典里有沒有存子線程相對用的RunLoop,如果有則直接返回RunLoop,如果沒有則會創建一個,并將與之對應的子線程存入字典中。

    RunLoop 的銷毀發生在線程結束時。

六. RunLoop相關類

Core Foundation中關于RunLoop的5個類

CFRunLoopRef - 獲得當前RunLoop和主RunLoop
CFRunLoopModeRef RunLoop - 運行模式,只能選擇一種,在不同模式中做不同的操作
CFRunLoopSourceRef - 事件源,輸入源
CFRunLoopTimerRef - 定時器時間
CFRunLoopObserverRef - 觀察者

1. CFRunLoopModeRef

CFRunLoopModeRef代表RunLoop的運行模式

一個 RunLoop 包含若干個 Mode,每個Mode又包含若干個Source、Timer、Observer

每次RunLoop啟動時,只能指定其中一個 Mode,這個Mode被稱作 CurrentMode

如圖所示:

CFRunLoopModeRef示意圖

注意:一種Mode中可以有多個Source(事件源,輸入源,基于端口事件源例鍵盤觸摸等) Observer(觀察者,觀察當前RunLoop運行狀態) 和Timer(定時器事件源)。但是必須至少有一個Source或者Timer,因為如果Mode為空,RunLoop運行到空模式不會進行空轉,就會立刻退出。

系統默認注冊了5個Mode:

RunLoop 有五種運行模式,其中常見的有1.2兩種

1. kCFRunLoopDefaultMode:App的默認Mode,通常主線程是在這個Mode下運行

  1. UITrackingRunLoopMode:界面跟蹤 Mode,用于 ScrollView 追蹤觸摸滑動,保證界面滑動時不受其他 Mode 影響
  2. UIInitializationRunLoopMode: 在剛啟動 App 時第進入的第一個 Mode,啟動完成后就不再使用
  3. GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系統事件的內部 Mode,通常用不到
  4. kCFRunLoopCommonModes: 這是一個占位用的Mode,作為標記kCFRunLoopDefaultMode和UITrackingRunLoopMode用,并不是一種真正的Mode</code></pre>

    Mode間的切換

    我們平時在開發中一定遇到過,當我們使用NSTimer每一段時間執行一些事情時滑動UIScrollView,NSTimer就會暫停,當我們停止滑動以后,NSTimer又會重新恢復的情況,我們通過一段代碼來看一下

    代碼中的注釋也很重要,展示了我們探索的過程

    -(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch > )touches withEvent:(UIEvent )event
    {
     // [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(show) userInfo:nil repeats:YES];
     NSTimer timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(show) userInfo:nil repeats:YES];
     // 加入到RunLoop中才可以運行
     // 1. 把定時器添加到RunLoop中,并且選擇默認運行模式NSDefaultRunLoopMode = kCFRunLoopDefaultMode
     // [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
     // 當textFiled滑動的時候,timer失效,停止滑動時,timer恢復
     // 原因:當textFiled滑動的時候,RunLoop的Mode會自動切換成UITrackingRunLoopMode模式,因此timer失效,當停止滑動,RunLoop又會切換回NSDefaultRunLoopMode模式,因此timer又會重新啟動了

    // 2. 當我們將timer添加到UITrackingRunLoopMode模式中,此時只有我們在滑動textField時timer才會運行 // [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

    // 3. 那個如何讓timer在兩個模式下都可以運行呢? // 3.1 在兩個模式下都添加timer 是可以的,但是timer添加了兩次,并不是同一個timer // 3.2 使用站位的運行模式 NSRunLoopCommonModes標記,凡是被打上NSRunLoopCommonModes標記的都可以運行,下面兩種模式被打上標簽 //0 : <CFString 0x10b7fe210 [0x10a8c7a40]>{contents = "UITrackingRunLoopMode"} //2 : <CFString 0x10a8e85e0 [0x10a8c7a40]>{contents = "kCFRunLoopDefaultMode"} // 因此也就是說如果我們使用NSRunLoopCommonModes,timer可以在UITrackingRunLoopMode,kCFRunLoopDefaultMode兩種模式下運行 [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes]; NSLog(@"%@",[NSRunLoop mainRunLoop]); } -(void)show { NSLog(@"-------"); }</code></pre>

    由上述代碼可以看出,NSTimer不管用是因為Mode的切換,因為如果我們在主線程使用定時器,此時RunLoop的Mode為kCFRunLoopDefaultMode,即定時器屬于kCFRunLoopDefaultMode,那么此時我們滑動ScrollView時,RunLoop的Mode會切換到UITrackingRunLoopMode,因此在主線程的定時器就不在管用了,調用的方法也就不再執行了,當我們停止滑動時,RunLoop的Mode切換回kCFRunLoopDefaultMode,所有NSTimer就又管用了。

    同樣道理的還有ImageView的顯示,我們直接來看代碼,不再贅述了

    -(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
    {
     NSLog(@"%s",__func__);
     // performSelector默認是在default模式下運行,因此在滑動ScrollView時,圖片不會加載
     // [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"abc"] afterDelay:2.0 ];
     // inModes: 傳入Mode數組
     [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"abc"] afterDelay:2.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode,UITrackingRunLoopMode]];

    使用GCD也可是創建計時器,而且更為精確我們來看一下代碼

    -(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch > )touches withEvent:(UIEvent )event
    {
     //創建隊列
     dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
     //1.創建一個GCD定時器
     /
      第一個參數:表明創建的是一個定時器
      第四個參數:隊列
      /
     dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
     // 需要對timer進行強引用,保證其不會被釋放掉,才會按時調用block塊
     // 局部變量,讓指針強引用
     self.timer = timer;
     //2.設置定時器的開始時間,間隔時間,精準度
     /
      第1個參數:要給哪個定時器設置
      第2個參數:開始時間
      第3個參數:間隔時間
      第4個參數:精準度 一般為0 在允許范圍內增加誤差可提高程序的性能
      GCD的單位是納秒 所以要NSEC_PER_SEC
      /
     dispatch_source_set_timer(timer, DISPATCH_TIME_NOW, 2.0  NSEC_PER_SEC, 0  NSEC_PER_SEC);

    //3.設置定時器要執行的事情 dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{

     NSLog(@"---%@--",[NSThread currentThread]);
    

    }); // 啟動 dispatch_resume(timer); }</code></pre>

    2. CFRunLoopSourceRef事件源(輸入源)

    Source分為兩種

    Source0:非基于Port的 用于用戶主動觸發的事件(點擊button 或點擊屏幕)

    Source1:基于Port的 通過內核和其他線程相互發送消息(與內核相關)

    注意:Source1在處理的時候會分發一些操作給Source0去處理

    點擊button查看調用棧,可以看出runloop中輸入的是__CFRunLoopDoSource0事件源

    Source0的調用

    3. CFRunLoopObserverRef

    CFRunLoopObserverRef是觀察者,能夠監聽RunLoop的狀態改變

    我們直接來看代碼,給RunLoop添加監聽者,監聽其運行狀態

    -(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch > )touches withEvent:(UIEvent )event
    {
      //創建監聽者
      /
      第一個參數 CFAllocatorRef allocator:分配存儲空間 CFAllocatorGetDefault()默認分配
      第二個參數 CFOptionFlags activities:要監聽的狀態 kCFRunLoopAllActivities 監聽所有狀態
      第三個參數 Boolean repeats:YES:持續監聽 NO:不持續
      第四個參數 CFIndex order:優先級,一般填0即可
      第五個參數 :回調 兩個參數observer:監聽者 activity:監聽的事件
      /
      /
      所有事件
      typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
      kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),   //   即將進入RunLoop
      kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), // 即將處理Timer
      kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即將處理Source
      kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), //即將進入休眠
      kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),// 剛從休眠中喚醒
      kCFRunLoopExit = (1UL << 7),// 即將退出RunLoop
      kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
      };
      */
     CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {

     switch (activity) {
         case kCFRunLoopEntry:
             NSLog(@"RunLoop進入");
             break;
         case kCFRunLoopBeforeTimers:
             NSLog(@"RunLoop要處理Timers了");
             break;
         case kCFRunLoopBeforeSources:
             NSLog(@"RunLoop要處理Sources了");
             break;
         case kCFRunLoopBeforeWaiting:
             NSLog(@"RunLoop要休息了");
             break;
         case kCFRunLoopAfterWaiting:
             NSLog(@"RunLoop醒來了");
             break;
         case kCFRunLoopExit:
             NSLog(@"RunLoop退出了");
             break;
    
         default:
             break;
     }
    

    });

    // 給RunLoop添加監聽者 / 第一個參數 CFRunLoopRef rl:要監聽哪個RunLoop,這里監聽的是主線程的RunLoop 第二個參數 CFRunLoopObserverRef observer 監聽者 第三個參數 CFStringRef mode 要監聽RunLoop在哪種運行模式下的狀態 / CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode); / CF的內存管理(Core Foundation) 凡是帶有Create、Copy、Retain等字眼的函數,創建出來的對象,都需要在最后做一次release GCD本來在iOS6.0之前也是需要我們釋放的,6.0之后GCD已經納入到了ARC中,所以我們不需要管了 / CFRelease(observer); }</code></pre>

    我們來看一下輸出

    監聽者監聽RunLoop運行狀態

    七. RunLoop處理邏輯

    這時我們再來分析RunLoop的處理邏輯,就會簡單明了很多

    官方文檔RunLoop處理邏輯

    下面這張是網上找的比較形象的流程圖,我們就下面這張圖來分析一下RunLoop的運行流程

    網友總結RunLoop處理邏輯

    1. 通知觀察者 run loop 已經啟動
    2. 通知觀察者將要開始處理Timer事件
    3. 通知觀察者將要處理非基于端口的Source0
    4. 處理Souecr0
    5. 如果基于端口的源Source1準備好并處于等待狀態,立即啟動:并進入步驟9
    6. 通知觀察者線程進入休眠
    7. 將線程置于休眠直到任一下面的事件發生
      (1)Source0事件源
      (2)Timer定時器啟動
      (3)外部手動喚醒
    8. 通知觀察者線程將被喚醒
    9. 處理未處理的事件,跳回2
      Source1在處理的時候回分發一些操作給Source0去處理,Source0中可能存在一些Timer出現,所以會回到第二步重新處理Timer和Source0 ,處理完后 到第五步,直到沒有Source1,沒有事情可做,進入休眠狀態,當外部有事件就會立即喚醒RunLoop
    10. 通知觀察者run loop 結束

    八 . RunLoop退出

    1. 主線程銷毀RunLoop退出
    2. Mode中有一些Timer 、Source、 Observer,這些保證Mode不為空時保證RunLoop沒有空轉并且是在運行的,當Mode中為空的時候,RunLoop會立刻退出
    3. 我們在啟動RunLoop的時候可以設置什么時候停止
      [NSRunLoop currentRunLoop]runUntilDate:<#(nonnull NSDate *)#>
      [NSRunLoop currentRunLoop]runMode:<#(nonnull NSString *)#> beforeDate:<#(nonnull NSDate *)#>

    九. RunLoop應用

    1. 常駐線程

    常駐線程的作用:我們知道,當子線程中的任務執行完畢之后就被銷毀了,那么如果我們需要開啟一個子線程,在程序運行過程中永遠都存在,那么我們就會面臨一個問題,如何讓子線程永遠活著,這時就要用到常駐線程:給子線程開啟一個RunLoop

    注意:子線程執行完操作之后就會立即釋放,即使我們使用強引用引用子線程使子線程不被釋放,也不能給子線程再次添加操作,或者再次開啟。

    子線程開啟RunLoop的代碼,先點擊屏幕開啟子線程并開啟子線程RunLoop,然后點擊button。

    #import "ViewController.h"

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

@end

@implementation ViewController

  • (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; } -(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch > )touches withEvent:(UIEvent )event { // 創建子線程并開啟 NSThread thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(show) object:nil]; self.thread = thread; [thread start]; } -(void)show { // 注意:打印方法一定要在RunLoop創建開始運行之前,如果在RunLoop跑起來之后打印,RunLoop先運行起來,已經在跑圈了就出不來了,進入死循環也就無法執行后面的操作了。 // 但是此時點擊Button還是有操作的,因為Button是在RunLoop跑起來之后加入到子線程的,當Button加入到子線程RunLoop就會跑起來 NSLog(@"%s",func); // 1.創建子線程相關的RunLoop,在子線程中創建即可,并且RunLoop中要至少有一個Timer 或 一個Source 保證RunLoop不會因為空轉而退出,因此在創建的時候直接加入 // 添加Source [NSMachPort port] 添加一個端口 [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode]; // 添加一個Timer NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES]; [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    //創建監聽者 CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {

      switch (activity) {
          case kCFRunLoopEntry:
              NSLog(@"RunLoop進入");
              break;
          case kCFRunLoopBeforeTimers:
              NSLog(@"RunLoop要處理Timers了");
              break;
          case kCFRunLoopBeforeSources:
              NSLog(@"RunLoop要處理Sources了");
              break;
          case kCFRunLoopBeforeWaiting:
              NSLog(@"RunLoop要休息了");
              break;
          case kCFRunLoopAfterWaiting:
              NSLog(@"RunLoop醒來了");
              break;
          case kCFRunLoopExit:
              NSLog(@"RunLoop退出了");
              break;
    
          default:
              break;
      }
    

    }); // 給RunLoop添加監聽者 CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode); // 2.子線程需要開啟RunLoop [[NSRunLoop currentRunLoop]run]; CFRelease(observer); }

  • (IBAction)btnClick:(id)sender { [self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO]; } -(void)test { NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]); } @end</code></pre>

    注意:創建子線程相關的RunLoop,在子線程中創建即可,并且RunLoop中要至少有一個Timer 或 一個Source 保證RunLoop不會因為空轉而退出,因此在創建的時候直接加入,如果沒有加入Timer或者Source,或者只加入一個監聽者,運行程序會崩潰

    2. 自動釋放池

    Timer和Source也是一些變量,需要占用一部分存儲空間,所以要釋放掉,如果不釋放掉,就會一直積累,占用的內存也就越來越大,這顯然不是我們想要的。

    那么什么時候釋放,怎么釋放呢?

    RunLoop內部有一個自動釋放池, 當RunLoop開啟時,就會自動創建一個自動釋放池,當RunLoop在休息之前會釋放掉自動釋放池的東西,然后重新創建一個新的空的自動釋放池 ,當RunLoop被喚醒重新開始跑圈時,Timer,Source等新的事件就會放到新的自動釋放池中, 當RunLoop退出的時候也會被釋放

    NSTimer、ImageView顯示、PerformSelector等在上面已經有過例子,這里不再贅述。

    最后檢驗一下自己

    1. 你知道RunLoop嗎 ?
    2. RunLoop的作用?
    3. RunLoop內部是怎么實現的?
    4. 自動釋放池什么時候釋放?
    5. 在開發中如何使用RunLoop?什么應用場景?

    文獻資料

    蘋果官方文檔

    CFRunLoopRef源碼

     

    來自:http://www.jianshu.com/p/b9426458fcf6

     

 本文由用戶 lanyeraa 自行上傳分享,僅供網友學習交流。所有權歸原作者,若您的權利被侵害,請聯系管理員。
 轉載本站原創文章,請注明出處,并保留原始鏈接、圖片水印。
 本站是一個以用戶分享為主的開源技術平臺,歡迎各類分享!