iOS多线程之RunLoop

一、什么是RunLoop

• 基本作用：

• 保持程序的持续运行；

• 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：该做事时候做事，该休息时候休息。

• main函数中的RunLoop：

• 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中：NSRunLoop。
  • Core Foundation中：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NSRunLoop对象
[NSRunLoop mainRunLoop]    //获得主线程的NSRunLoop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

二、RunLoop相关类：

• Core Foundation中关于RunLoop的5个类：

• CFRunLoopRef

• CFRunLoopModeRef

• CFRunLoopSourceRef

• CFRunLoopTimerRef

• CFRunLoopObserverRef

  
  RunLoop.png

• 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割开不同组的Source/Timer/Observer，让其互不影响。

• 系统默认注册了5个Mode：

  • kCFRunLoopDefaultMode：App默认的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

• CFRunLoopTimerRef：

• CFRunLoopTimerRef是基于时间的触发器；

• 基本上说就是NSTimer，它受RunLoop的Mode影响；

• GCD的定时器不受RunLoop的Mode影响。

//调用scheduledTimer返回的定时器，已经自动被添加到当前的runloop中，而且模式为NSDefaultRunLoopMode，一旦RunLoop进入其他模式，这个定时器就不会工作。可以通过返回值进行模式修改
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

//以下两行代码和上一句代码效果相同，当发生拖拽行为时，就停止调用run方法
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

//只有在拖拽情况下才调用run方法，定时器只在UITrackingRunLoopMode模式下工作
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
//定时器跑在标记为CommonModes的模式下，CommonModes包含：UITrackingRunLoopMode、kCFRunLoopDefaultMode
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

• CFRunLoopSourceRef:一般都由系统确定，了解

• CFRunLoopSourceRef是事件源（输入源）

• 按照官方文档，Source的分类

  • Port-Based Sources
  • Custom Input Source
  • Cocoa Perform Selector Sources

• 按照函数调用栈，Source的分类：

  • Source0：非基于Port的
  • Source1：基于Port的，通过内核和其他线程通信，接受、分发系统事件

• 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：

/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

//创建observer
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
    NSLog(@"observer：监听到RunLoop状态发生改变-----%lu",activity);
});
//添加观察者：监听RunLoop的状态
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode
//释放observer
CFRelease(observer);

• 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操作，比如：CFStringCreate、CFURLCopy等；
  2. release函数：CFRelease(对象)。

三、RunLoop处理逻辑

• RunLoop处理逻辑官方版

  
  RunLoop处理逻辑官方版.png

• 首先判断Mode是否为空，如果不为空就按照下图的逻辑执行：

  
  RunLoop处理逻辑图片.png

四、RunLoop应用

• NSTimer

• ImageView显示

[self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"place"] afterDelay:2.0 inModes:@[NSRunLoopCommonModes]];

• PerformSelector

• 常驻线程

• 在线程里面添加runloop（保证线程不死thread->runloop->mode->source(performSelector)）

[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];

• 在子线程保留常驻线程定时做一些操作
  • 在主线程创建timer，会自动将timer添加主runloop；
  • 方法一：

-(void)viewDidLoad {
        [super viewDidLoad];
        _thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(excute) object:nil];
        [_thread start];
}
-(void)excute
{
        //首先创建一个timer，然后将timer添加到runloop，再启动runloop
        NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
}

• 方法二：通过调用scheduledTimerWithTimeInterval方法，会自动将timer添加到当前runloop中，然后再启动runloop即可：

-(void)viewDidLoad {
        [super viewDidLoad];
        _thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(excute) object:nil];
        [_thread start];
}
-(void)excute
{
        [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
}

• 自动释放池
• 将一些对象放到释放池，等释放池清理时会让池子里面所有的对象调一下release方法；
• 在beforeWait(休眠)之前释放池子。

RunLoop常见问题

• 什么是RunLoop？

• 从字面意思看：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地处理各种任务(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得手动启动(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Source、Timer、Observer，那么就直接退出RunLoop。

• 你在开发过程中怎么使用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，处理其他时间)：

  • 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)；

• 还可以自定义源。

• 自动释放池是什么？

• 在RunLoop睡眠之前释放(kCFRunLoopBeforeWaiting)