解密-神秘的RunLoop

配图

引言

一直以来RunLoop就是个神秘的领域,好多2.3年的开发者都不能准确的表述它的作用,说它神秘,其实RunLoop并没有大家想象中的那么神秘,那么不好理解,本文就带大家好好剖析一下"神秘的RunLoop"

什么是RunLoop

从字面上看

• 运行循环
• 跑圈

�循环

基本作用

• 保持程序的持续运行(比如主运行循环)
• 处理App中的各种事件（比如触摸事件、定时器事件、Selector事件）
• 节省CPU资源，提高程序性能：该做事时做事，该休息时休息

存在价值

没有RunLoop 有RunLoop

main函数中的RunLoop(主运行循环)

主运行循环

• 第14行代码的UIApplicationMain函数内部就启动了一个RunLoop
• 所以UIApplicationMain函数一直没有返回，保持了程序的持续运行
• 这个默认启动的RunLoop是跟主线程相关联的

---

RunLoop对象

• iOS中有2套API来访问和使用RunLoop

• Foundation

  • NSRunLoop

• Core Foundation

  • CFRunLoopRef

• NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop对象

• NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC包装，所以要了解RunLoop内部结构，需要多研究CFRunLoopRef层面的API（Core Foundation层面）

RunLoop资料

• 苹果官方文档
  https://developer.apple.com/library/mac/documentation/Cocoa/Conceptual/Multithreading/RunLoopManagement/RunLoopManagement.html

• CFRunLoopRef是开源的
  http://opensource.apple.com/source/CF/CF-1151.16/

RunLoop与线程

• 每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象

• 主线程的RunLoop已经自动创建好了，子线程的RunLoop需要主动创建

• RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁

获取RunLoop对象

• Foundation

[NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的RunLoop对象
[NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的RunLoop对象

• Core Foundation

CFRunLoopGetCurrent(); // 获得当前线程的RunLoop对象
CFRunLoopGetMain(); // 获得主线程的RunLoop对象

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RunLoop相关类

• Core Foundation中关于RunLoop的5个类
• CFRunLoopRef
• CFRunLoopModeRef
• CFRunLoopSourceRef
• CFRunLoopTimerRef
• CFRunLoopObserverRef

注:RunLoop如果没有这些东西 会直接退出

CFRunLoopModeRef

• CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式

• 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

�相关类

系统默认注册了5个Mode:(前两个跟最后一个常用)

• 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

CFRunLoopSourceRef

• CFRunLoopSourceRef是事件源（输入源）

• 按照官方文档的分类

• Port-Based Sources (基于端口,跟其他线程交互,通过内核发布的消息)

• Custom Input Sources (自定义)

• Cocoa Perform Selector Sources (performSelector...方法)

• 按照函数调用栈的分类

• Source0：非基于Port的

• Source1：基于Port的

Source0: event事件，只含有回调，需要先调用CFRunLoopSourceSignal(source)，将这个 Source 标记为待处理，然后手动调用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 来唤醒 RunLoop。
Source1: 包含了一个 mach_port 和一个回调，被用于通过内核和其他线程相互发送消息,能主动唤醒 RunLoop 的线程。

函数调用栈

�函数调用栈

CFRunLoopTimerRef

• CFRunLoopTimerRef是基于时间的触发器

• 基本上说的就是NSTimer(CADisplayLink也是加到RunLoop),它受RunLoop的Mode影响

• GCD的定时器不受RunLoop的Mode影响

CFRunLoopObserverRef

• CFRunLoopObserverRef是观察者，能够监听RunLoop的状态改变

• 可以监听的时间点有以下几个

�可监听状态

使用

- (void)observer
{
    // 创建observer
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        NSLog(@"----监听到RunLoop状态发生改变---%zd", activity);
    });

    // 添加观察者：监听RunLoop的状态
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);

    // 释放Observer
    CFRelease(observer);
}

特别注意

/*
    CF的内存管理（Core Foundation）
    1.凡是带有Create、Copy、Retain等字眼的函数，创建出来的对象，都需要在最后做一次release
    * 比如CFRunLoopObserverCreate
    2.release函数：CFRelease(对象);
 */

RunLoop处理逻辑

- 官方版

�官方版 �逻辑

- 网友整理版

网友版
注:进入RunLoop前 会判断模式是否为空,为空直接退出

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RunLoop应用

• NSTimer
• ImageView显示
• PerformSelector
• 常驻线程
• 自动释放池

1.NSTimer(最常见RunLoop使用)

- (void)timer
{
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
    // 定时器只运行在NSDefaultRunLoopMode下，一旦RunLoop进入其他模式，这个定时器就不会工作
    //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

    // 定时器只运行在UITrackingRunLoopMode下，一旦RunLoop进入其他模式，这个定时器就不会工作
    //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

    // 定时器会跑在标记为common modes的模式下
    // 标记为common modes的模式：UITrackingRunLoopMode和NSDefaultRunLoopMode兼容
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

- (void)timer2
{
    // 调用了scheduledTimer返回的定时器，已经自动被添加到当前runLoop中，而且是NSDefaultRunLoopMode
    NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

    // 修改模式
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

场景还原

拖拽时模式由NSDefaultRunLoopMode 进入 UITrackingRunLoopMode

此时如下图: NSTimer 不再响应 图片停止轮播

NSDefaultRunLoopMode模式

NSRunLoopCommonModes 模式下两种模式都可运行

此时如下图: NSTimer 在两个模式下都可正常运行

new.gif

2.ImageView

需求:当用户在拖拽时(UI交互时)不显示图片,拖拽完成时显示图片

方法1 监听UIScrollerView滚动 (通过UIScrollViewDelegate监听,此处不再举例)

方法2 RunLoop 设置运行模式

 // 只在NSDefaultRunLoopMode模式下显示图片
    [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"placeholder"] afterDelay:3.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

3.PerformSelector

PerformSelector

inModes:设置运行模式

4.常驻线程 (重要)

应用场景:经常在后台进行耗时操作,如:监控联网状态,扫描沙盒等 不希望线程处理完事件就销毁,保持常驻状态

首先创建一个线程

- (void)viewDidLoad {
 [super viewDidLoad]; 
//创建一个线程 
self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(createRunloopByNormal) object:nil] ;
// self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(createRunloopByCFObserver) object:nil] ;
// self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(createRunloopByCFTimer) object:nil] ;
// self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(createRunloopByCFSource) object:nil] ; 
//启动线程
[self.thread start];
}

第一种(推荐)

开启

  - (void)run
{
    @autoreleasepool {
        
        //addPort:添加端口(就是source)  forMode:设置模式
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        
        //开启runloop
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    }

 /*
  //另外两种启动方式
    [NSDate distantFuture]:遥远的未来  这种写法跟上面的run是一个意思
    [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
    不设置模式
    [[NSRunLoop currentRunLoop] runUntilDate:[NSDate distantFuture]];
  */
}

测试一下线程是否退出

- (IBAction)btnClick:(id)sender { 
    NSLog(@"-----btnClick--------"); 
   [self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}

- (void)test{ 
//能打印说明没有退出
NSLog(@"----->Test");
}

退出-退出当前线程

[NSThread exit];

第二种(奇葩法)

优点:退出RunLoop比较方便-定义个标记 while(flag){...}

- (void)run
{
    while (1) {
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    }
}

5.自动释放池

在休眠前(kCFRunLoopBeforeWaiting)进行释放,处理事件前创建释放池,中间创建的对象会放入释放池

特别注意:

在启动RunLoop之前建议用 @autoreleasepool {...}包裹

意义:创建一个大释放池,释放{}期间创建的临时对象,一般好的框架的作者都会这么做

- (void)execute
{
    @autoreleasepool {
        NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    }
}

题外话:

以后为了增加用户体验 在用户UI交互的时候 不做事件处理 我们可以把需要做的操作放到NSDefaultRunLoopMode

补充:GCD定时器

一般的NSTimer定时器因为受到RunLoop,会存在时间不准时的情况.
上文有提到GCD不受RunLoop影响,下面简单的说一下它的使用

/** 定时器(这里不用带*，因为dispatch_source_t就是个类，内部已经包含了*) */
@property (nonatomic, strong) dispatch_source_t timer;

int count = 0;
- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    // 获得队列
//    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

    // 创建一个定时器(dispatch_source_t本质还是个OC对象)
    self.timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);

    // 设置定时器的各种属性（几时开始任务，每隔多长时间执行一次）
    // GCD的时间参数，一般是纳秒 NSEC_PER_SEC（1秒 == 10的9次方纳秒）
    // 何时开始执行第一个任务
    // dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3.0 * NSEC_PER_SEC) 比当前时间晚3秒
    dispatch_time_t start = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC));
    uint64_t interval = (uint64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC);
    dispatch_source_set_timer(self.timer, start, interval, 0);

    // 设置回调
    dispatch_source_set_event_handler(self.timer, ^{
        NSLog(@"------------%@", [NSThread currentThread]);
        count++;

//        if (count == 4) {
//            // 取消定时器
//            dispatch_cancel(self.timer);
//            self.timer = nil;
//        }
    });

    // 启动定时器
    dispatch_resume(self.timer);
}

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RunLoop面试题

经常会有喜欢装B的面试官,面试的时候�就喜欢问RunLoop,其实�他真的会吗? 说不定他自己都不太理解
下面我对有关RunLoop的面试做一个简单的总结,也算是对全文一个总结

• 什么是RunLoop?

• 从字面上看:运行循环、跑圈

• 其实它内部就是do-while循环,在这个循环内部不断的处理各种任务(比如Source、Timer、Observer)

• 一个线程对应一个RunLoop,主线程的RunLoop默认已经启动,子线程的RunLoop需要手动启动(调用run方法)

• RunLoop只能选择一个Mode启动,如果当前Mode中没有任何Soure、Timer、Observer,那么就直接退出RunLoop

• 在开发中如何使用RunLoop?什么应用场景?

• 开启一个常驻线程(让一个子线程不进入消亡状态,等待其他线程发来消息,处理其他事件)

  • 在子线程中开启一个定时器
  • 在子线程中进行一些长期监控

• 可以控制定时器在特定模式下执行

• 可以让某些事件(行为、任务)在特定模式下执行

• 可以添加Observer监听RunLoop的状态,比如监听点击事件的处理(在所有点击事件之前做一些事情)

最后

之前发布的文章写得不是很完整,我又花了两天时间重新做了梳理,还有什么不足之处,欢迎大家指出,我会第一时间更新.

特别感谢

感谢@Delpan提出的宝贵意见,文章已经增加了source0/source1的解释