iOS之RunLoop

思考 什么是RunLoop?

RunLoop是通过内部维护的事件循环,来对消息/事件进行管理的一个对象。

思考 事件循环?

1.没有消息、事件需要处理的时候,休眠以避免资源占用
2.有消息需要处理时,立刻被唤醒
用户态内核态 的切换


1. RunLoop

RunLoop的结构是:

struct __CFRunLoop {
    pthread_t _pthread;               # 记录线程
    CFMutableSetRef _commonModes;
    CFMutableSetRef _commonModeItems;
    CFRunLoopModeRef _currentMode;    # 记录当前的CFRunLoopMode
    CFMutableSetRef _modes;           # 保存很多CFRunLoopMode
    
    ...省略
}

其中的CFRunLoopMode的结构如下:

struct __CFRunLoopMode {
    CFStringRef _name;             # mode名字
    CFMutableSetRef _source0;      # 事件集合
    CFMutableSetRef _source1;      # 事件集合
    CFMutableArrayRef _observers;  # 观察者集合
    CFMutableArrayRef _timers;     # 定时器集合
}
RunLoop结构
  • CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式
  • 一个RunLoop包含多个mode,每个mode中又包含多个source0、source1、timer和observer
  • RunLoop启动时只能选择其中一个mode作为currentMode
  • 如果需要切换mode,只能退出当前循环,再重新选择一个mode进入
  • source0指触摸事件和performSelector: onThread:方法
  • source1指基于Port的线程间通信和系统事件捕捉
  • timers指NSTimerperformSelector: withObject: afterDelay:
  • observer用于监听RunLoop的状态,比如监听到RunLoop即将休眠(BeforeWaiting),就会刷新UI;自动释放池AutoreleasePool也是监听RunLoop来释放

observer可以观察的时间点有:

  • kCFRunLoopEntry: RunLoop入口时机,当RunLoop准备启动的时候,系统会回调这个系统通知
  • kCFRunLoopBeforeTimers: 通知观察者RunLoop将要对timer一些事件进行处理
  • kCFRunLoopBeforeSources: 通知观察者RunLoop将要处理一些source事件
  • kCFRunLoopBeforeWaiting: 通知观察者当前RunLoop将要进入休眠状态,即将发生用户态到内核态的切换
  • kCFRunLoopAfterWaiting: 通知观察者当前RunLoop已经唤醒,刚发生内核态到用户态的切换
  • kCFRunLoopExit: 通知观察者当前RunLoop退出

RunLoop启动后,会首先发送一个通知告诉观察者即将进入RunLoop;
之后RunLoop会向观察者发送一个即将处理Timer和source0事件的通知;
然后RunLoop会正式处理source0事件;
然后如果有source1事件需要处理,则会通过goto跳转代码逻辑到处理source1事件;
如果没有source1事件处理,则线程此时将要休眠,并发送通知,然后进行用户态到内核态的切换,然后线程休眠等待唤醒;

CFRunLoopSource分为两种:

  • source0 需要手动唤醒线程
  • source1 具备唤醒线程的能力

唤醒线程的条件有:

  • source1
  • timer事件的回调
  • 外部手动唤醒

一个RunLoop有多个mode,如果当前RunLoop运行在mode1上,那么mode2上的事件回调等会被屏蔽掉,无法接受。比如滑动tableview列表时候,cell上的timer不调用就是因为这个问题。
如果一个timer想要在多个mode下都可以运行,可以把timer加到NSRunLoopCommonModes上。

注意:

  • CommonMode不是实际存在的一种mode
  • 它是同步Source、timer、observer到多个mode中的一种技术方案


2. RunLoop与线程

RunLoop与线程的联系:

  • RunLoop与线程是一一对应的关系
  • 线程创建的时候并没有RunLoop对象
  • RunLoop会在第一次获取它的时候创建,调用[NSRunLoop currentRunLoop]获取RunLoop
  • RunLoop保存在一个全局的Dictionary中,key是线程,value是RunLoop
  • 主线程在启动的时候,会自动获取RunLoop对象
  • 子线程默认没有开启RunLoop
  • RunLoop会在线程结束时候销毁

3. RunLoop在实际开发中的应用

  • 控制线程声明周期(线程保活AF)
  • 解决NSTimer在列表滑动的时候停止工作的问题
  • 监控应用卡顿
  • 性能优化


思考 怎样实现一个常驻线程?

1.为当前线程开启一个RunLoop;
currentRunLoop方法会查找当前线程是否有RunLoop,如果没有则系统会为我们创建一个
2.向该RunLoop中添加一个port/source等维持RunLoop的事件循环
3.启动该RunLoop

static BOOL runAlways = YES;
static NSThread *thread = nil;

+ (NSThread *)threadForDispathc {
    if (nil == thread) {
        @synchronized (self) {
            if (nil == thread) {
                thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:  self
                                                 selector: @selector(runRequest)
                                                   object: nil];
                [thread setName: @"com.zmj"];
                [thread start];
            }
        }
    }
    return thread;
}

+ (void)runRequest {
    // 创建一个source
    CFRunLoopSourceContext context = {0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL};
    CFRunLoopSourceRef sourceRef = CFRunLoopSourceCreate(kCFAllocatorDefault, 0, &context);
    
    // 创建RunLoop,同时向RunLoop的DefaultMode下面添加Source
    CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), sourceRef, kCFRunLoopDefaultMode);
    while (runAlways) {
        @autoreleasepool {
            // 令当前RunLoop运行在DefaultMode下
            CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, true);
        }
    }
    CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopGetCurrent(), sourceRef, kCFRunLoopDefaultMode);
    CFRelease(sourceRef);
}
# 注意:运行的模式和添加的mode需要是同一个,比如上图的kCFRunLoopDefaultMode

- (void)exitRunLoop {
    runAlways = NO;
}

思考:怎样保证子线程数据回来更新UI的时候,不打断用户的滑动操作?

当用户滑动的时候,当前的RunLoop运行在trackingMode模式下,我们可以把子线程抛会主线程更新UI这段逻辑封装到主线程的defaultMode下
这样抛回来的任务当用户滑动的时候,就不会执行打断用户滑动;当滑动结束后,主线程切回到defaultMode就可以执行更新UI数据。

思考:如何在列表滑动的时候,让定时器继续工作?

第一种:把timer定时器添加到CommonMode
第二种:另起一个子线程,在子线程中开启RunLoop

# 第一种
 NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval: 1 repeats: YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
      
 }];
 
 [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer: timer forMode: NSRunLoopCommonModes];

# 第一种
dispatch_queue_t concurrent_t = dispatch_queue_create("com.zmj", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(concurrent_t, ^{
    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval: 1 repeats: YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
        
    }];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
});

知识拓展: https://github.com/bestswifter/blog/blob/master/articles/ios-runloop.md
https://juejin.cn/post/6844903878299746318

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