RunLoop的基本概念与例子分析

看了一下,上一篇貌似5个月前的😅。

最近公司忙着开发一个cordova的项目,自己也是边工作边找一些资料学习,都没怎么关注博客上的内容…呃,主要还是懒癌发作吧😌。争取多写写博客,记录记录点滴,也希望不管技能、生活还是职业生涯上都能不断成长,共勉~
这篇是关于RunLoop的笔记的整理和一点见解。

本次开发环境: Xcode:7.2     iOS Simulator:iphone6   By:啊左     本文Demo下载链接:RunLoop-Demo

 

———–———–——基本概念———-———–——-

一、RunLoop简介

RunLoop,跑圈。在iOS开发中,也就是运行循环。

在应用需要的时候自己跑起来运行,在用户没有操作的时候就停下来休息。充分节省CPU资源,提高程序性能。

. RunLoop的概念与作用

概念:一般来讲,一个线程一次只能执行一个任务,执行完成后线程就会退出。但是有时候我们需要线程能够一直“待命”随时处理事件而不退出,这就需要一个机制来完成这样的任务。

这样一种机制的代码逻辑如下:

这种模型通常被称作 Event Loop。 Event Loop 在很多系统和框架里都有实现。而实现这种模型的关键点在于:如何管理事件/消息,如何让线程在没有处理消息时休眠以避免资源占用、在有消息到来时立刻被唤醒。

例如一个应用放那里,不进行操作就像静止休息一样,点击按钮,就有响应,就像“随时待命”一样,这就是RunLoop的功劳。

所以RunLoop 实际上就是一个对象,这个对象管理了其需要处理的事件和消息,并提供了一个入口函数来执行RunLoop 的逻辑。 

线程开始这个函数之后,便一直会处于此函数 “接受消息->等待->处理” 的循环中:(有事:做出反应;   木事:休眠省电;   再次有事:重新唤醒、处理事件。)

直到这个循环结束(比如传入 quit 的消息),最后函数返回。

作用:

  1. 保持程序持续运行:例如程序一启动就会开一个主线程,主线程一开起来就会跑一个主线程对应的RunLoop,RunLoop保证主线程不会被销毁,也就保证了程序的持续运行;
  2. 处理App中的各种事件(比如:触摸事件,定时器事件,Selector事件等 );
  3. 节省CPU资源,优化程序性能:程序运行起来时,当什么操作都没有做的时候,RunLoop就通知系统,现在没有事情做,然后进行休息待命状态,这时系统就会将其资源释放出来去做其他的事情。当有事情做,也就是一有响应的时候RunLoop就会立马起来去做事情;

RunLoop,最重要的作用,也就是用来管理线程的。可以说,没有线程,也就没有RunLoop的存在必要。

当线程的RunLoop一开启,RunLoop便开始对线程进行管理工作:在线程执行完任务后,线程便会进入休眠状态,并且不会退出,随时等待新的任务。

 

三、RunLoop与线程的关系

1.每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象;

2.RunLoop在第一次获取时创建,在线程结束时销毁;只能在一个线程的内部获取其 RunLoop(主线程除外)。

3.主线程的RunLoop系统默认启动,子线程的RunLoop需要主动开启;

其实在我们每次建立项目的时候,就已经使用上了RunLoop。

在程序的启动入口main函数中有这样一段熟悉的代码:

实际上UIApplicationMain 函数内部就启动了一个与主线程相关联的RunLoop。

当我们点击运行,系统运行UIApplicationMain函数,系统进入了:主线程main的运行循环。RunLoop使得主线程一直处在运行循环中。

我们可以做一下验证,在“Main.storyboard”中随意放置几个按钮控件,main.m文件代码修改如下:

点击运行,输出“开始”后,模拟器界面也是一片空白。“stop”按钮也点不下去了:

因为当输出“开始”后,“return 0”,之后没有进入主线程运行循环,程序一启动就结束了,控件与其他程序有关的都没有执行,所以界面空白。

说明了在UIApplicationMain函数中,开启了一个和主线程相关的RunLoop,导致UIApplicationMain不会返回,一直在运行中,也就保证了程序的持续运行。

这也是为什么应用能够在我们无任何操作时休息,在我们进行操作的时候又能够立刻进行响应活动,恰恰因为应用处于RunLoop的“等待命令”的状态。

 

四、RunLoop对象与相关类。

对象:

RunLoop的概念,我们可以知道RunLoop 实际上就是一个管理着线程对象。那么,如何获取RunLoop对象呢?

Foundation框架中:

Core Foundation框架中:

文档中的相关类:

他们的关系如下图:

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  • 1.一个 RunLoop 包含若干个 Mode,而每个 Mode 又包含若干个 Source/Timer/Observer。
  • 2.RunLoop每次只能指定一种Mode。而且如果需要切换 Mode,只能退出当前 Loop。这样做主要是为了分隔开不同组的 Source/Timer/Observer,让其互不影响。
  • 3.如果一个 mode 中一个 “Source/Timer/Observer” 都没有,则 RunLoop 会直接退出,不进入循环。

CFRunLoopSourceRef   输入源

是事件产生的地方,函数调用栈上Source有两个版本:Source0 和 Source1。

  • Source0:非基于端口port,例如触摸,滚动,selector选择器等用户触发的事件;(只包含了一个回调函数,它并不能主动触发事件)
  • Source1:基于端口port,一些系统事件; (包含了一个 mach_port 和一个回调函数,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) 

CFRunLoopTimerRef    定时源

基于时间的触发器,与NSTimer可混用。

包含了一个时间长度和一个回调函数。当其加入到 RunLoop 时,RunLoop会注册对应的时间点,当时间点到时,RunLoop会被唤醒以执行那个回调。

CFRunLoopModeRef   mode类型

事实上CFRunLoopModeRef 类并没有对外暴露,而如果在Xcode中查看CFRunLoopRef,可以看到CFRunLoopModeRef 类,通过 CFRunLoopRef 的接口进行了封装。

CFRunLoopModeRef有5种形式:(当然,还有一些开发中基本用不到的更多的苹果内部的 Mode:Mode介绍

从关系图,我们可以知道RunLoop一次只能指定一种Mode,且能够让不同组的 Source/Timer/Observer互不影响,具体的实现后面会用一个项目例子来参考。

CFRunLoopObserverRef  观察者

RunLoop的观察者,能够监听RunLoop的状态改变。

每个 Observer 都包含了一个回调(函数指针),当 RunLoop 的状态发生变化时,观察者就能通过回调接受到这个变化,可以观察到不同时刻的状态有以下几个:


———–
———–——例子———-———–——-

测试一、二的UI设计界面如下:

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测试一:RunLoop的运用。

在“ViewController.m”中创建一个子线程,在线程方法中一直开启RunLoop。并在“Main.storyboard”中添加一个名为“showSource”的按钮控件,创建RunLoop事件源,使得RunLoop进入循环:

输出结果:

分析代码:

第3行为什么子线程thread需要用到strong属性?

如果使用weak,子线程调用不了,子线程thread一创建就立刻销毁了。如果我们使用自己自定义的线程,并且重写线程的“-(void)dealloc”方法,我们会看到其实子线程thread一创建就调用dealloc立刻销毁了。

19-28行为什么要用到while?

重点:Run loop的管理并不完全是自动的。我们在设计子线程代码的时候,必须符合以下条件才能进入循环:

     1.RunLoop处于开启状态;

     2.正确响应输入事件;

所以第一步我们需要使用while/for语句来驱动RunLoop,以便能够进行循环。

第37行

通过输出线程的对象信息,我们可以发现,此时处于UI控件按钮的事件其实属于主线程main,

(在这里有个疑问,如何把Run驱动RunLoop的代码放在此处的话,还能不能performSelector创建事件源呢?

答案是不能的,因为此时是在主线程里。也就是:Run的不是子线程:self.thread。因此也不会执行threadSelector方法)

第43行:

我们在while中使RunLoop一直处在开启的状态,所以当创建一个Selector源时,满足条件2:RunLoop进入循环中,执行子线程的threadSelector方法,在这个RunLoop子线程处于运行循环管理中,如“while(1)”死循环一般,便不会执行后面那句输出代码,也即是停止输出 “这里是threadMethod:………”。

(是不是类似文章开头关于main函数的测试,当进入循环后,便不会执行后面输出“结束”那段代码了。区别是主线程是默认自动开启的,而子线程的RunLoop则需要我们手动开启。)

测试二:mode模式与定时源的同步性

在“Main.storyboard”中进行timer事件测试。

a.添加一个用于显示内容的名为textView”的文本控件,b.再添加一个名为“addTime”的按钮控件

然后在“ViewController.m”中threadSelector方法后面添加以下代码;

关于mode模式:

操作:当点击addTime按钮后,textView控件上不断显示“——-time——-”,但是当我们拖拽textView进度条上下移动时,会发现”-(void)showTime:”不会执行,textView控件上的内容不再增加“——-time——-”,就像“卡住了,死机了”一样。当我们停止对textView进行拖拽后,控件上的内容又不断添加更新了。

解决方案:修改mode类型:把默认模式NSDefaultRunLoopMode改为占位符NSRunLoopCommonModes

发现如果修改成这样,那么即使我们对textView进行拖拽,内容会一直增加“——-time——-”,再也不会由于拖拽而被牵制住了。

原因:每次RunLoop只能支持一种mode。当我们点击addtime按钮后,定时源(timer)加入到RunLoop中,而当滑动textView时,RunLoop自动切换成UITrackingRunLoopMode模式,定时器就停止了响应。

NSRunLoopCommonModes等效于NSDefaultRunLoopModeNSEventTrackingRunLoopMode两种模式的结合

所以当我们在带有 “Common ”标记的NSRunLoopCommonModes模式下添加定时源(timer)后。即使我们对textView进行滚动操作,也不会影响到内容的显示了。

另外提一下,还有另一种添加time的方法:


//使用scheduledTimerWithTimeInterval方法,会自动添加到RunLoop,所以可以不写以下代码,只是会默认为NSDefaultRunLoopMode模式 [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

关于同步:

当我们观察控制台的输出,可以发现,其实调用 “-(void)showTimer” 输出的是在主线程mian中。

这是因为输入源使用传递异步事件,且通常消息来自于其他线程或程序。

定时源是在以同步方式传递信息的。

 

 

———–———–——其他补充———-———–——-

1.RunLoop输入源的结构图如下:

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RunLoop接收输入事件来自两种不同的来源:输入源(input source)和定时源(timer source)。

 输入源:传递异步事件,通常消息来自于其他线程或程序。

输入源有3种类型:

  • Selector源:如例子按钮事件中的performSelector,当在子线程中执行Selector时,目标线程必须RunLoop处于开启状态,不然Selector就一直处于休眠状态;
  • 基于端口的输入源:就是之前提到的Source1。通过内置的端口相关的对象和函数,创建配置基于端口的输入源。 例如可以使用NSPort的方法把该端口添加到                                   RunLoop;
  • 自定义输入源:创建custom输入源,必须使用Core Foundation里面的CFRunLoopSourceRef类型相关的函数来创建,并自定义自己的行为和消息传递机制;

在测试一中,当我们点击按钮后,执行UI按钮控件的事件,此时“performSelector”一个Selector输入源,所以,系统执行Selector方法。

2.RunLoop的内部流程的逻辑如下:

15868186-20161021165637826-52278013(备注:左边黄色的地方,“source0 (port) ”改为”source1 (port)”)

所以在测试一中,处于while一直进行着的语句:

每次的Run都代表着:进行一次消息轮询,如果没有任务需要处理的消息源,则直接返回;

 

—————

本文主要阐述基本概念与应用,如果有兴趣的童鞋可以参考:

1.RunLoop的官方文档

2.ibireme的文章,关于RunLoop背后的底层原理的详解:

http://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/

3、以及这篇关于输入源定时源的详解介绍:

http://blog.csdn.net/ztp800201/article/details/9240913

 


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