iOS RunLoop

1.什么是RunLoop?

RunLoop就是一个事件处理的循环,用来不停的调度工作以及处理输入事件(比如说触摸事件、UI刷新事件、定时器事件、Selector事件),从而保持程序的持续运行。使用run loop的目的是让你的线程在有工作的时候忙于工作,没有事件处理的时候,会进入睡眠模式,从而节省CPU资源,提高程序性能。

2.RunLoop和线程

●RunLoop和线程是息息相关的,我们知道线程的作用是用来执行特定的一个或多个任务,但是在默认情况下,线程执行完之后就会退出,就不能再执行任务了。这时我们就需要采用一种方式来让线程能够处理任务,并不退出。所以,我们就有了RunLoop。 ●每条线程都有唯一一个与之对应的RunLoop对象。 ●我们只能在当前线程中操作当前线程的RunLoop,而不能去操作其他线程的RunLoop。 ●RunLoop对象在第一次获取RunLoop时创建,销毁则是在线程结束的时候。 ●主线程的RunLoop对象系统自动帮助我们创建好了,而子线程的RunLoop对象需要我们主动创建。

默认情况下主线程的RunLoop原理
int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

其中UIApplicationMain函数内部帮我们开启了主线程的RunLoop,UIApplicationMain内部拥有一个无线循环的代码。上边的代码中开启RunLoop的过程可以简单的理解为如下代码:

int main(int argc, char * argv[]) {
  BOOL running = YES;
  do {
    // 执行各种任务,处理各种事件
    // ......
  } while (running);

  return 0;
}

从上边可看出,程序一直在do-while循环中执行,所以UIApplicationMain函数一直没有返回,我们在运行程序之后程序不会马上退出,会保持持续运行状态。

下图是苹果官方给出的 RunLoop 模型图。

image.png

从上图中可以看出,RunLoop就是线程中的一个循环,RunLoop在循环中会不断检测,通过Input sources(输入源)和Timer sources(定时源)两种来源等待接受事件;然后对接受到的事件通知线程进行处理,并在没有事件的时候进行休息。

3.RunLoop 相关类

下面我们来了解一下Core Foundation框架下关于RunLoop的5个类,只有弄懂这几个类的含义,我们才能深入了解RunLoop运行机制。

●CFRunLoopRef:代表RunLoop的对象 ●CFRunLoopModeRef:RunLoop的运行模式 ●CFRunLoopSourceRef:就是RunLoop模型图中提到的输入源/事件源 ●CFRunLoopTimerRef:就是RunLoop模型图中提到的定时源 ●CFRunLoopObserverRef:观察者,能够监听RunLoop的状态改变

下边详细讲解下几种类的具体含义和关系。

●每次 RunLoop 启动时,只能指定其中一个运行模式(CFRunLoopModeRef),这个运行模式(CFRunLoopModeRef)被称作当前运行模式(CurrentMode)。 ●如果需要切换运行模式(CFRunLoopModeRef),只能退出当前 Loop,再重新指定一个运行模式(CFRunLoopModeRef)进入。 ●这样做主要是为了分隔开不同组的输入源(CFRunLoopSourceRef)、定时源(CFRunLoopTimerRef)、观察者(CFRunLoopObserverRef),让其互不影响 。

3.1CFRunLoopRef 类

CFRunLoopRef 是 Core Foundation 框架下 RunLoop 对象类。我们可通过以下方式来获取 RunLoop 对象:

[NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的 RunLoop 对象
[NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的 RunLoop 对象
3.2CFRunLoopModeRef

系统默认定义了多种运行模式(CFRunLoopModeRef)

●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) ●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 ●kCFRunLoopCommonModes:伪模式,不是一种真正的运行模式(后边会用到) 其中kCFRunLoopDefaultMode、UITrackingRunLoopMode、kCFRunLoopCommonModes是我们开发中需要用到的模式.

3.3CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopTimerRef是定时源,理解为基于时间的触发器

下面我们来演示下CFRunLoopModeRef和CFRunLoopTimerRef结合的使用用法

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    // 定义一个定时器,约定两秒之后调用self的run方法
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

    // 将定时器添加到当前RunLoop的NSDefaultRunLoopMode下
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
}

- (void)run
{
    NSLog(@"---run");
}

然后运行,这时候我们发现如果我们不对模拟器进行任何操作的话,定时器会稳定的每隔2秒调用run方法打印。但是当我们拖动ScrollView滚动时,我们发现:run方法不打印了,也就是说NSTimer不工作了。而当我们松开鼠标的时候,NSTimer就又开始正常工作了。

原因: ●当我们不做任何操作的时候,RunLoop处于NSDefaultRunLoopMode下。 ●而当我们拖动Scroll View的时候,RunLoop就结束NSDefaultRunLoopMode,切换到了UITrackingRunLoopMode模式下,这个模式下没有添加NSTimer,所以我们的NSTimer就不工作了。 ●但当我们松开鼠标的时候,RunLoop就结束UITrackingRunLoopMode模式,又切换回NSDefaultRunLoopMode模式,所以NSTimer就又开始正常工作了。

3.4CFRunLoopSourceRef

CFRunLoopSourceRef是事件源CFRunLoopSourceRef有两种分类方法。 第一种按照官方文档来分类: Port-Based Sources(基于端口) Custom Input Sources(自定义) Cocoa Perform Selector Sources

第二种按照函数调用栈来分类: Source0 :非基于Port Source1:基于Port,通过内核和其他线程通信,接收、分发系统事件 这两种分类方式其实没有区别,只不过第一种是通过官方理论来分类,第二种是在实际应用中通过调用函数来分类。

下边我们举个例子大致来了解一下函数调用栈和Source。 1.在我们的项目中的Main.storyboard中添加一个Button按钮,并添加点击动作。 2.然后在点击动作的代码中加入一句输出语句,并打上断点,如下图所示:

image.png

3.然后运行程序,并点击按钮。 4.然后在项目中单击下下图红色部分。

image.png

5.可以看到如下图所示就是点击事件产生的函数调用栈。

image.png

所以点击事件是这样来的:

1.首先程序启动,调用16行的main函数,main函数调用15行UIApplicationMain函数,然后一直往上调用函数,最终调用到0行的BtnClick函数,即点击函数。

2.同时我们可以看到11行中有Sources0,也就是说我们点击事件是属于Sources0函数的,点击事件就是在Sources0中处理的。

3.而至于Sources1,则是用来接收、分发系统事件,然后再分发到Sources0中处理的。

3.5CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopObserverRef是观察者,用来监听RunLoop的状态改变 CFRunLoopObserverRef可以监听的状态改变有以下几种:

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),               // 即将进入Loop:1
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),        // 即将处理Timer:2    
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),       // 即将处理Source:4
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),       // 即将进入休眠:32
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),        // 即将从休眠中唤醒:64
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),                // 即将从Loop中退出:128
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU       // 监听全部状态改变  
};

下边我们通过代码来监听下RunLoop中的状态改变。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    // 创建观察者
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        NSLog(@"监听到RunLoop发生改变---%zd",activity);
    });

    // 添加观察者到当前RunLoop中
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);

    // 释放observer,最后添加完需要释放掉
    CFRelease(observer);
}

然后运行,看下打印结果,如下图。

image.png

可以看到RunLoop的状态在不断的改变,最终变成了状态 32,也就是即将进入睡眠状态,说明RunLoop之后就会进入睡眠状态。

4.RunLoop原理

好了,五个类都讲解完了,我们就可以来理解RunLoop的运行逻辑了。

image.png

在每次运行开启RunLoop的时候,所在线程的RunLoop会自动处理之前未处理的事件,并且通知相关的观察者。

具体的顺序如下:

1.通知观察者RunLoop已经启动 2.通知观察者即将要开始的定时器 3.通知观察者任何即将启动的非基于端口的源 4.启动任何准备好的非基于端口的源 5.如果基于端口的源准备好并处于等待状态,立即启动;并进入步骤9 6.通知观察者线程进入休眠状态 7.将线程置于休眠知道任一下面的事件发生: ○某一事件到达基于端口的源 ○定时器启动 ○RunLoop设置的时间已经超时 ○RunLoop被显示唤醒 8.通知观察者线程将被唤醒 9.处理未处理的事件 ○如果用户定义的定时器启动,处理定时器事件并重启RunLoop。进入步骤2 ○如果输入源启动,传递相应的消息 ○如果RunLoop被显示唤醒而且时间还没超时,重启RunLoop。进入步骤2 10.通知观察者RunLoop结束。

5.RunLoop实战应用

5.1NSTimer的使用

 // 定义一个定时器,约定两秒之后调用self的run方法
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

    // 将定时器添加到当前RunLoop的NSDefaultRunLoopMode下
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

5.2后台常驻线程 我们在开发应用程序的过程中,如果后台操作特别频繁,经常会在子线程做一些耗时操作(下载文件、后台播放音乐等),我们最好能让这条线程永远常驻内存。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    // 创建线程,并调用run1方法执行任务
    self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run1) object:nil];
    // 开启线程
    [self.thread start];    
}

- (void) run1
{
    // 这里写任务
    NSLog(@"----run1-----");

    // 添加下边两句代码,就可以开启RunLoop,之后self.thread就变成了常驻线程,可随时添加任务,并交于RunLoop处理
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];

    // 测试是否开启了RunLoop,如果开启RunLoop,则来不了这里,因为RunLoop开启了循环。
    NSLog(@"未开启RunLoop");
}

资料 https://blog.csdn.net/sinat_32972877/article/details/78275776

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