解密-神秘的 RunLoop

引言

一直以来RunLoop就是个神秘的领域,好多2.3年的开发者都不能准确的表述它的作用,说它神秘,其实RunLoop并没有大家想象中的那么神秘,那么不好理解,本文就带大家好好剖析一下”神秘的RunLoop”

什么是RunLoop

从字面上看

  • 运行循环
  • 跑圈
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循环

基本作用

  • 保持程序的持续运行(比如主运行循环)
  • 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:该做事时做事,该休息时休息

存在价值

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没有RunLoop

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有RunLoop

 

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主运行循环

 

  • 第14行代码的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
      • NSRunLoop
    • Core Foundation
      • 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资料

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

  • Core Foundation


RunLoop相关类

  • Core Foundation中关于RunLoop的5个类
    • CFRunLoopRef
    • CFRunLoopModeRef
    • CFRunLoopSourceRef
    • CFRunLoopTimerRef
    • CFRunLoopObserverRef

注:RunLoop如果没有这些东西 会直接退出

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隔开不同组的Source/Timer/Observer,让其互不影响
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相关类

系统默认注册了5个Mode:(前两个跟最后一个常用)

  • kCFRunLoopDefaultMode:App的默认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 时第进入的第一个 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

CFRunLoopSourceRef

  • CFRunLoopSourceRef是事件源(输入源)
  • 按照官方文档的分类
    • Port-Based Sources (基于端口,跟其他线程交互,通过内核发布的消息)
    • Custom Input Sources (自定义)
    • Cocoa Perform Selector Sources (performSelector…方法)
  • 按照函数调用栈的分类
    • Source0:非基于Port的
    • Source1:基于Port的

Source0: event事件,只含有回调,需要先调用CFRunLoopSourceSignal(source),将这个 Source 标记为待处理,然后手动调用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 来唤醒 RunLoop。
Source1: 包含了一个 mach_port 和一个回调,被用于通过内核和其他线程相互发送消息,能主动唤醒 RunLoop 的线程。

函数调用栈

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函数调用栈

CFRunLoopTimerRef

  • CFRunLoopTimerRef是基于时间的触发器
  • 基本上说的就是NSTimer(CADisplayLink也是加到RunLoop),它受RunLoop的Mode影响
  • GCD的定时器不受RunLoop的Mode影响

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

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可监听状态
使用

特别注意

RunLoop处理逻辑

– 官方版

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官方版
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逻辑

– 网友整理版

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网友版

注:进入RunLoop前 会判断模式是否为空,为空直接退出


RunLoop应用

  • NSTimer
  • ImageView显示
  • PerformSelector
  • 常驻线程
  • 自动释放池

1.NSTimer(最常见RunLoop使用)

场景还原

拖拽时模式由NSDefaultRunLoopMode 进入 UITrackingRunLoopMode

此时如下图: NSTimer 不再响应 图片停止轮播

NSDefaultRunLoopMode模式
NSRunLoopCommonModes 模式下两种模式都可运行

此时如下图: NSTimer 在两个模式下都可正常运行

new.gif

2.ImageView

需求:当用户在拖拽时(UI交互时)不显示图片,拖拽完成时显示图片

方法1 监听UIScrollerView滚动 (通过UIScrollViewDelegate监听,此处不再举例)
方法2 RunLoop 设置运行模式

3.PerformSelector

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PerformSelector

inModes:设置运行模式

4.常驻线程 (重要)

应用场景:经常在后台进行耗时操作,如:监控联网状态,扫描沙盒等 不希望线程处理完事件就销毁,保持常驻状态

第一种(推荐)
开启
退出-退出当前线程
第二种(奇葩法)
优点:退出RunLoop比较方便-定义个标记 while(flag){…}

5.自动释放池

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在休眠前(kCFRunLoopBeforeWaiting)进行释放,处理事件前创建释放池,中间创建的对象会放入释放池

特别注意:

在启动RunLoop之前建议用 @autoreleasepool {…}包裹

意义:创建一个大释放池,释放{}期间创建的临时对象,一般好的框架的作者都会这么做

题外话:

以后为了增加用户体验 在用户UI交互的时候 不做事件处理 我们可以把需要做的操作放到NSDefaultRunLoopMode

补充:GCD定时器

一般的NSTimer定时器因为受到RunLoop,会存在时间不准时的情况.
上文有提到GCD不受RunLoop影响,下面简单的说一下它的使用


RunLoop面试题

经常会有喜欢装B的面试官,面试的时候就喜欢问RunLoop,其实他真的会吗? 说不定他自己都不太理解
下面我对有关RunLoop的面试做一个简单的总结,也算是对全文一个总结

  • 什么是RunLoop?
    • 从字面上看: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的处理各种任务(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需要手动启动(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Soure、Timer、Observer,那么就直接退出RunLoop
  • 在开发中如何使用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,处理其他事件)
      • 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)

最后

之前发布的文章写得不是很完整,我又花了两天时间重新做了梳理,还有什么不足之处,欢迎大家指出,我会第一时间更新.

特别感谢

感谢@Delpan提出的宝贵意见,文章已经增加了source0/source1的解释

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