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)

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