iOS runloop 学习笔记(二) - sunnyxx 大神

作者: brownfeng | 来源:发表于2016-06-28 15:05 被阅读1778次

最近看了 sunny 大神 runloop 视频,做的学习笔记
上百度云地址:
链接: http://pan.baidu.com/s/1mhGECoK 密码: dv7w

命令模式与事件驱动模式

命令模式,从前往后调用

int main(int argc, char * argv[]) {  
    NSLog(@"hello world");  
    return 0;  
}

事件驱动模式: iOS runloop vs android looper message handler

int main(int argc, char * argv[]) {  
    while (AppIsRunning) {  
        id whoWakesMe = SleepForWakingUp;  
        id event = GetEvent(whoWakesMe);  
        HandleEvent(event);  
    }  
    return 0;  
}

什么是 Runloop

就如 Runloop 名字一样,它是一种循环.可以在循环中睡眠也可以被数据源消息唤醒.app 的运行离不开 runloop,比如有点击事件为什么有响应,在没有工作时候,手机为什么能够比较省点,这都是 runloop 带来的好处.当 app 启动时候,会启动一个主线程,并且启动主线程的 runloop, 每个线程都有一个runloop, 但是只有主线程的runloop是默认开启的,其他子线程需要调用NSRunLoop *runloop = [NSRunLoop currentRunLoop]; 获取runloop的同时就会创建runloop.一个线程可以创建多个runloop,但是可以支持嵌套模式(在 tracking mode 时候体现).也就是一个线程只有一个根runloop.

runloop 主要作用

使mainThread(app) 一直运行, 并接受用户输入等事件源,给 thread 发送的事件
可以决定程序什么时候处理事件
调用方面解耦(比如用户划屏幕,会产生 n 个事件,但是用户不可能等待事件被执行完了再进行下一步的动作,也就是会将此系列的事件丢到一个 message queue 中,每次从消息队列中调取,因此实现主调方和被调方的解耦)
runloop 会在线程空闲时候,使线程进入sleep 状态,省电

日常中使用的可能与 runloop 相关的有以下几个方面

runloopsinCocoa.png

NSTimer 完全依赖 runloop 运行
UIEvent 事件的产生到分发给相应的事件处理函数都通过 runloop (souece0)
Autorelease自动释放池,需要监听 runloop 的状态来进行push 和 pop 操作进行释放变量
NSObject 的performSelector(delay), performSelectorOnMainThread,performSelectorOnThread(Thread perform addition)
CA 层的CADisplayLink(每一帧有一个回调),CATransition,CAAnimation
dispatch_get_main_queue 分发的事件在 Main RunLoop 去执行
NSURLConnection - AFNetworking 2.x 的 delegate
NSPort 描述通讯信道的抽象类(source1)

实例1

新建应用,在页面捕获点击事件

如图所示:APP启动,start-->main.m进入-->Graphics Services(处理硬件交互的服务,比如用户点击屏幕)-->RunLoop(CFRunLoop开头的)-->Handle event

runloopsanduievent.png

runloop 中定义的6种函数

static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__();  
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__();  
static void __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__();  
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__();  
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__();  
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__();

几乎所有的函数都是从以上6中函数中调起.比如上图中就是调用的

static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__();
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__()

然后开始调用event

runloop 的构成

runloopcomponet.png

RunLoop跟Thread是一一绑定的(也就是之前说的一个Thread里只有一个根runloop但是可以嵌套N个)
CFRunLoopMode:RunLoop必须在系统定义的几种模式下运行

CFRunLoopTimer

CFRunLoopTimer包括以下几种常见方法的封装

timersource.png

CFRunLoopSource

source是RunLoop的数据源(输入源)的抽象类(protocol)
RunLoop定义了两个version的Source:

source0:处理App内部事件,App自己负责管理(出发),如UIEvent、CFSocket
source1:由RunLoop和内核管理，Mach Port(进程间通讯端口)驱动，如CFMachPort、CFMessagePort

CFRunLoopObserver

Runloop 向外部告知当前 runloop 的状态(可以自行注册 Observer 来获取 runloop 进入各种状态的通知),系统不分行为也是注册了observer,典型例子就是 AutoReleasePool

kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),// 即将进入Loop  
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),// 即将处理 Timer  
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),// 即将处理 Source  
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),// 即将进入休眠  
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),// 刚从休眠中唤醒  
kCFRunLoopExit = (1UL << 7),// 即将退出Loop  
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU//所有状态

observer.png

RunLoopObserver与Autorelease Pool

大家面试的时候可以问问面试者这个问题，autorelease的对象到底在什么时候释放？

autotreleasepool.png

根据孙源大神测试，AutoreleasePool通常在RunLoop两次Sleep之间释放.需要深入理解可以看孙大神的 blog:
http://blog.sunnyxx.com/2014/10/15/behind-autorelease/

CFRunLoopMode

RunLoop在同一时间只能且必须在一种特定的Mode下Run
更换Mode时，需要停止当前RunLoop,然后重启新的RunLoop
Mode是iOS App流畅滑动的关键（因为在滑动时的Mode跟平时运行的Mode是不一样，从而避免干扰）
也可以基于系统的Mode创建自己的Mode（也是基本不会发生的）

系统定义的Mode有以下几种：

CFRunLoopDefaultMode: 这个是默认 Mode，也是空闲状态。主线程通常在这个 Mode 下运行的。
UITrackingRunLoopMode: ScrollView滚动时候的模式。
UIInitializationRunLoopMode: 在刚启动程序时进入的第一个 Mode，私有，启动完成后就不再使用。
GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部的Mode，这个Mode由GraphicsServices调用在CFRunLoopRunSpecific前面。通常用不到。
CFRunLoopCommonModes: 这是一个数组，默认包括了第1和第2种模式，可以添加自己的Mode。

UITrackingRunLoopMode与NSTimer

下面的方法Timer被添加到NSDefaultRunLoopMode，在滑动Scrollview的时候系统会切换至UITrackingRunLoopMode，Timer就会暂时停止.

[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timerTick:) userInfo:nil repeats:YES];

当存在 tableView/scrollView 滑动时,若不希望Timer被滑动影响，需添加到NSRunLoopCommonMode.

NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timerTick:) userInfo:nil repeats:YES];  
[[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

下图表示App在滑动时的Mode切换

runloopmodeTransfer.png

RunLoop与dispatch_get_main_queue()

前面有说到GCD跟RunLoop有关系，其实本身GCD跟RunLoop是没有关系的，但是如果把queue填成main_queue就有关系了，关系只在于调起的过程是在RunLoop.GCD的主线程就是App的主线程，所以在GCD牵扯的主线程会转交给RunLoop去调起.

gcdmainthread.png

RunLoop的挂起与唤醒

在App运行时，在Debug栏里按下暂停，会出现以下堆栈

这就是RunLoop的睡眠状态，与刚刚说的MachPort有关系，图片里面上边的两个mach_msg会指定一个端口发给内核一个消息，这会儿就是正在等待接收信息的状态，也就是等待唤醒，内核此刻将其挂起（不是传统意义的挂起，还在内存里，其实就是睡眠状态，等个闹钟，或者有人叫醒）

等待到唤醒的过程：(类似于NSNotificationCenter,在收到Post时唤醒进行处理)

指定用于唤醒的mach_port端口
调用mach_msg监听唤醒端口，被唤醒前，系统内核将此线程挂起，停留在mach_msg_trap状态
由另一个线程（或另一个进程中的某个线程）向内核发送这个端口的msg后，trap状态被唤醒，RunLoop继续运行

RunLoop迭代执行顺序（伪代码）

//设定过期时间  
SetupThisRunLoopRunTimeOutTimer();  //by GCD timer  
do{  
    //通知Observer要跑timer跟source  
    __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeTimers);  
    __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeSources);  
       
    __CFRunLoopDoBlocks();  
    //运行到此刻，去检测当前加到消息队列source0的消息，此方法遍历source0去执行  
    __CFRunLoopDoSource0();  
       
    //询问GCD有没有分到主线程的东西需要调用  
    CheckIfExistMessageInMainDispatchQueue();   //GCD  
       
    //通知Observer要进入睡眠  
    __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeWaiting);  
    //此刻获取到是哪个端口把我叫醒  
    var wakeUpPort = SleepAndWaitForWakingUpPorts();  
    //  mach_msg_trap  
    //  Zzz...  
    //  Received mach_msg,  wake up!  
       
    //通知Observer我要醒了~  
    __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopAfterWaiting);  
    //Handler msgs  
    if(wakeUpPort == timerPort){  
        //如果是timer唤醒就去执行timer  
        __CFRunLoopDoTimer();  
    }else if(wakeUpPort == mainDispatchQueuePort){  
        //GCD需要我，就去调GCD的事件  
        __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE();  
    }else{  
        //比如说网络来数据了就会用这个端口唤醒，然后做数据处理  
        __CFRunloopDoSource1();  
    }  
    __CFRunLoopDoBlocks();  
}while (!stop && !timeOut);//如果没被外部干掉或者时间没到，继续循环

或者下面的伪代码

int __CFRunLoopRun() 
{    
    //通知即将进入runloop    
    __CFRunLoopDoObservers(KCFRunLoopEntry);   
     do {        
        // 通知将要处理timer和source        
        __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeTimers);        
        __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeSources);        
        __CFRunLoopDoBlocks();  
        //处理非延迟的主线程调用       
         __CFRunLoopDoSource0(); 
        //处理UIEvent事件        
        //GCD dispatch main queue        
        CheckIfExistMessagesInMainDispatchQueue();        
        // 即将进入休眠        
        __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeWaiting);        
        // 等待内核mach_msg事件        
        mach_port_t wakeUpPort = SleepAndWaitForWakingUpPorts(); 
        // Zzz...        
        // 从等待中醒来        
         __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopAfterWaiting);        
        // 处理因timer的唤醒 
       if (wakeUpPort == timerPort)           
           __CFRunLoopDoTimers();        
       // 处理异步方法唤醒,如dispatch_async        
       else if (wakeUpPort == mainDispatchQueuePort)            
            __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__()    
       // UI刷新,动画显示
       else 
           __CFRunLoopDoSource1();        
           // 再次确保是否有同步的方法需要调用       
           __CFRunLoopDoBlocks();    
    } while (!stop && !timeout);    
    //通知即将退出runloop    
    __CFRunLoopDoObservers(CFRunLoopExit);
}

其中var wakeUpPort = SleepAndWaitForWakingUpPorts();这句伪代码可以看作是RunLoop的核心。内部实现简化为这样：先调用__CFRunLoopServiceMachPort()——> 里面会调用mach_msg()函数然后会卡在这里，等待接收消息来唤醒RunLoop。直到下面的某个条件被触发才被唤醒：

time_out 超时时间到了
有一个Source事件
timer的时间到了
RunLoop 调用mach_msg()函数去接收消息，如果没有其他 mach_port 发送消息过来，内核就会将线程置于等待状态，直到接收到msg。就好比我们在一个函数中，调用了scanf()函数来接收输入一样，只有收到了输入信息，代码才能继续向下执行，否则会一直卡在那里。

AFNetworking2.x中RunLoop的创建

+ (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]) {
  ...
}

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。

一个TableView延迟加载图片的新思维

这个问题是有的TableView有大量图片（比如头像）加载，在滑动的时候，请求网络，下载完图片之后设置的时候会卡，往常的解决方案一般是添加delegate之类的，检测什么时候滑动结束什么时候去设置图片

在知道RunLoop之后，可以采用下面的方案，在DefaultMode去做，这样滑动的时候就不会调用设置图片方法.

UIImage *downLoadImage = ...;  
[self.avatarImageView performSelector:@selector(setImage:)  
                        withObject:downloadImage  
                        afterDelay:0  
                        inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

iOS runloop 学习笔记(二) - sunnyxx 大神

命令模式与事件驱动模式

什么是 Runloop

runloop 主要作用

日常中使用的可能与 runloop 相关的有以下几个方面

实例1

runloop 中定义的6种函数

runloop 的构成

CFRunLoopTimer

CFRunLoopSource

CFRunLoopObserver

RunLoopObserver与Autorelease Pool

CFRunLoopMode

UITrackingRunLoopMode与NSTimer

RunLoop与dispatch_get_main_queue()

RunLoop的挂起与唤醒

RunLoop迭代执行顺序（伪代码）

AFNetworking2.x中RunLoop的创建

一个TableView延迟加载图片的新思维

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