iOS面试题合集（Runloop篇）

1.Runloop 和线程的关系？

一个线程对应一个 Runloop。
主线程的默认就有了 Runloop。
子线程的 Runloop 以懒加载的形式创建。
Runloop 存储在一个全局的可变字典里，线程是 key ，Runloop 是 value。

2.RunLoop的运行模式

RunLoop的运行模式共有5种，RunLoop只会运行在一个模式下，要切换模式，就要暂停当前模式，重写启动一个运行模式

- kCFRunLoopDefaultMode, App的默认运行模式，通常主线程是在这个运行模式下运行
- UITrackingRunLoopMode, 跟踪用户交互事件（用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他Mode影响）
- kCFRunLoopCommonModes, 伪模式，不是一种真正的运行模式
- 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：接受系统内部事件，通常用不到

3.runloop内部逻辑？

实际上 RunLoop 就是这样一个函数，其内部是一个 do-while 循环。当你调用 CFRunLoopRun() 时，线程就会一直停留在这个循环里；直到超时或被手动停止，该函数才会返回。

image.png

内部逻辑：

如果是 Timer 事件，处理 Timer 并重新启动循环，跳到第 2 步

如果输入源被触发，处理该事件（文档上是 deliver the event）

如果 RunLoop 被手动唤醒但尚未超时，重新启动循环，跳到第 2 步

事件到达基于端口的输入源（port-based input sources）(也就是 Source0)

Timer 到时间执行

外部手动唤醒

为 RunLoop 设定的时间超时

通知 Observer 已经进入了 RunLoop

通知 Observer 即将处理 Timer

通知 Observer 即将处理非基于端口的输入源（即将处理 Source0）

处理那些准备好的非基于端口的输入源（处理 Source0）

如果基于端口的输入源准备就绪并等待处理，请立刻处理该事件。转到第 9 步（处理 Source1）

通知 Observer 线程即将休眠

将线程置于休眠状态，直到发生以下事件之一

通知 Observer 线程刚被唤醒（还没处理事件）

处理待处理事件

4.autoreleasePool 在何时被释放？

App启动后，苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer，其回调都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。

第一个 Observer 监视的事件是 Entry(即将进入Loop)，其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。其 order 是 -2147483647，优先级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前。

第二个 Observer 监视了两个事件：BeforeWaiting(准备进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池；Exit(即将退出Loop) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池。这个 Observer 的 order 是 2147483647，优先级最低，保证其释放池子发生在其他所有回调之后。

在主线程执行的代码，通常是写在诸如事件回调、Timer回调内的。这些回调会被 RunLoop 创建好的 AutoreleasePool 环绕着，所以不会出现内存泄漏，开发者也不必显示创建 Pool 了。

5. GCD 在Runloop中的使用？

GCD由 子线程 返回到 主线程,只有在这种情况下才会触发 RunLoop。会触发 RunLoop 的 Source 1 事件。

6.AFNetworking 中如何运用 Runloop?

AFURLConnectionOperation 这个类是基于 NSURLConnection 构建的，其希望能在后台线程接收 Delegate 回调。
为此 AFNetworking 单独创建了一个线程，并在这个线程中启动了一个 RunLoop：

+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
    @autoreleasepool {
        [[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];
        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [runLoop run];
    }
}

+ (NSThread *)networkRequestThread {
    static NSThread *_networkRequestThread = nil;
    static dispatch_once_t oncePredicate;
    dispatch_once(&oncePredicate, ^{
        _networkRequestThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:) object:nil];
        [_networkRequestThread start];
    });
    return _networkRequestThread;
}

RunLoop 启动前内部必须要有至少一个 Timer/Observer/Source，所以 AFNetworking 在 [runLoop run] 之前先创建了一个新的 NSMachPort 添加进去了。
通常情况下，调用者需要持有这个 NSMachPort (mach_port) 并在外部线程通过这个 port 发送消息到 loop 内；但此处添加 port 只是为了让 RunLoop 不至于退出，并没有用于实际的发送消息。

- (void)start {
    [self.lock lock];
    if ([self isCancelled]) {
        [self performSelector:@selector(cancelConnection) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];
    } else if ([self isReady]) {
        self.state = AFOperationExecutingState;
        [self performSelector:@selector(operationDidStart) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];
    }
    [self.lock unlock];
}

当需要这个后台线程执行任务时，AFNetworking 通过调用 [NSObject performSelector:onThread:..] 将这个任务扔到了后台线程的 RunLoop 中。

7. PerformSelector 的实现原理？

当调用 NSObject 的 performSelecter:afterDelay: 后，实际上其内部会创建一个 Timer 并添加到当前线程的 RunLoop 中。所以如果当前线程没有 RunLoop，则这个方法会失效。

当调用 performSelector:onThread: 时，实际上其会创建一个 Timer 加到对应的线程去，同样的，如果对应线程没有 RunLoop 该方法也会失效。

8.PerformSelector:afterDelay:这个方法在子线程中是否起作用？

不起作用，子线程默认没有 Runloop，也就没有 Timer。可以使用 GCD的dispatch_after来实现

9.事件响应的过程？

苹果注册了一个 Source1 (基于 mach port 的) 用来接收系统事件，其回调函数为 __IOHIDEventSystemClientQueueCallback()。

当一个硬件事件(触摸/锁屏/摇晃等)发生后，首先由 IOKit.framework 生成一个 IOHIDEvent 事件并由 SpringBoard 接收。这个过程的详细情况可以参考这里。SpringBoard 只接收按键(锁屏/静音等)，触摸，加速，接近传感器等几种 Event，随后用 mach port 转发给需要的 App 进程。随后苹果注册的那个 Source1 就会触发回调，并调用 _UIApplicationHandleEventQueue() 进行应用内部的分发。

_UIApplicationHandleEventQueue() 会把 IOHIDEvent 处理并包装成 UIEvent 进行处理或分发，其中包括识别 UIGesture/处理屏幕旋转/发送给 UIWindow 等。通常事件比如 UIButton 点击、touchesBegin/Move/End/Cancel 事件都是在这个回调中完成的。

10.手势识别的过程？

当 _UIApplicationHandleEventQueue() 识别了一个手势时，其首先会调用 Cancel 将当前的 touchesBegin/Move/End 系列回调打断。随后系统将对应的 UIGestureRecognizer 标记为待处理。

苹果注册了一个 Observer 监测 BeforeWaiting (Loop即将进入休眠) 事件，这个 Observer 的回调函数是 _UIGestureRecognizerUpdateObserver()，其内部会获取所有刚被标记为待处理的 GestureRecognizer，并执行GestureRecognizer 的回调。

当有 UIGestureRecognizer 的变化(创建/销毁/状态改变)时，这个回调都会进行相应处理。

11.CADispalyLink和Timer哪个更精确？

iOS设备的屏幕刷新频率是固定的，CADisplayLink在正常情况下会在每次刷新结束都被调用，精确度相当高。

NSTimer的精确度就显得低了点，比如NSTimer的触发时间到的时候，runloop如果在阻塞状态，触发时间就会推迟到下一个runloop周期。并且 NSTimer新增了tolerance属性，让用户可以设置可以容忍的触发的时间的延迟范围。

CADisplayLink使用场合相对专一，适合做UI的不停重绘，比如自定义动画引擎或者视频播放的渲染。NSTimer的使用范围要广泛的多，各种需要单次或者循环定时处理的任务都可以使用。

在UI相关的动画或者显示内容使用 CADisplayLink比起用NSTimer的好处就是我们不需要在格外关心屏幕的刷新频率了，因为它本身就是跟屏幕刷新同步的。

补充

为什么子线程RunLoop需要手动开启

RunLoop是iOS中处理循环事件以及管理和处理消息的对象，通过在runloop中注册不同的观察者对象和回调处理来处理source0和source1事件。通过简单的的示例我们来观察一下为什么子线程RunLoop需要手动开启。

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        NSLog(@"1");
        [self performSelector:@selector(testPerformSelector) withObject:nil afterDelay:2];
        NSLog(@"2");
    });
}

- (void)testPerformSelector {
    NSLog(@"3");
}

我们运行一下可看到如下打印效果 :
1 2
如果我们在子线程中获取该线程中的runloop，我们在看下打印结果

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        NSLog(@"1");
        [self performSelector:@selector(testPerformSelector) withObject:nil afterDelay:2];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
        NSLog(@"2");
    });
}

- (void)testPerformSelector {
    NSLog(@"3");
}

输出结果如下：
1 3 2
如同我们所知道的那样，performSelector:withObject:afterDelay:是在当前runloop中注册了一个Timer事件，但是当前线程并没有处理该Timer事件,结合runloop源码我们探索一下

CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent(void) {
    CHECK_FOR_FORK();
    CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)_CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoop);
    if (rl) return rl;
    return _CFRunLoopGet0(pthread_self());
}

 _CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
_CFUnlock(&loopsLock);
    // __CFRunLoops是个CFMutableDictionaryRef类型的全局变量，用来保存RunLoop。这里首先判断有没有这个全局变量，如果没有就新创建一个这个全局变量，并同时创建一个主线程对应的runloop
    CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
    // 创建一个主线程对应的runloop。
    CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
    // 保存主线程
    CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);
    if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
        CFRelease(dict);
    }
    CFRelease(mainLoop);
        __CFLock(&loopsLock);
    }
    // 根据线程取其对应的runloop
    CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
    __CFUnlock(&loopsLock);
     // 如果这个线程没有对应的runloop，就新建立一个runloop对象
    if (!loop) {
        //RunLoop 懒加载的方式！！！
    CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
        __CFLock(&loopsLock);
    loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
    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);
    }
    if (pthread_equal(t, pthread_self())) {
        _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL);
        if (0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)) {
             // 注册一个回调，当线程销毁时一同销毁对应的runloop
            _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr, (void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-1), (void (*)(void *))__CFFinalizeRunLoop);
        }
    }
    return loop;
}

当调用 [NSRunloop currentLoop]的时候，会将当前线程的指针传入_CFRunLoopGet0函数中，会将当前线程和当前线程对应的runloop对象保存在一个全局的容器里面，如果当前线程没有runloop，会使用懒加载的方式创建一个runloop，并保存到全局的容器中，这也就解释了为什么子线程的runloop需要手动的获取，而不是默认开启的了，并且每个子线程和该线程下的runloop是一一对应的关系。