iOS开发 - RunLoop理解

RunLoop概念

运行循环，一个 run loop 就是一个事件处理的循环,用来不停的调度工作以及处理事件

作用

• 保持程序的持续运行
• 监听处理App中的各种事件（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
• 一次RunLoop循环负责绘制屏幕上所有的点

入口函数

int main(int argc, char * argv[]) {
   @autoreleasepool {
       return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
   }
}

UIApplicationMain（）此函数内部就启动了一个RunLoop，所以此函数一直没有返回，保持了程序的持续运行，这个默认启动的RunLoop是跟主线程相关的

RunLoop对象

• Foundation框架下 ： NSRunLoop （基于 CFRunLoopRef 的封装，提供了面向对象的 API，但是这些 API 不是线程安全的）
• Core Foundation框架下 ： CFRunLoopRef （纯 C 函数的 API，所有这些 API 都是线程安全的）

RunLoop与线程

• 每条线程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需要手动创建
• RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁

     NSRunLoop *currentRunloop = [NSRunLoop currentRunLoop];//主线程对应的RunLoop
     [NSRunLoop mainRunLoop];//当前线程对应的RunLoop
     currentRunloop.getCFRunLoop;//转化为CFRunLoop

     CFRunLoopGetMain();
     CFRunLoopGetCurrent();

     //开启一个子线程
     [[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil] start];

     -(void)run {

        //创建子线程对应的RunLoop，currentRunLoop 懒加载的
        [NSRunLoop currentRunLoop];

     }

以下是苹果官方源码，通过分析源代码可以看出利用pthread作为全局字典中的key，并创建与之对应的RunLoop作为Value,RunLoop在我们获取的时候创建，不获取不创建，主线程的RunLoop在一开始就自动创建。线程与RunLoop是一一对应的关系

CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain(void) {
    CHECK_FOR_FORK();
    static CFRunLoopRef __main = NULL; // no retain needed
    if (!__main) __main = _CFRunLoopGet0(pthread_main_thread_np()); // no CAS needed
    return __main;
}

CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent(void) {
    CHECK_FOR_FORK();
    CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)_CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoop);
    if (rl) return rl;
    return _CFRunLoopGet0(pthread_self());
}

//全局的Dictionary，key 是 pthread_t， value 是 CFRunLoopRef
static CFMutableDictionaryRef __CFRunLoops = NULL;
//访问 Dictionary 时的锁
static CFLock_t loopsLock = CFLockInit;
//获取一个 pthread 对应的 RunLoop
CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
    //如果传进来的线程等于 0
    if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {
        //当前线程等于主线程
        t = pthread_main_thread_np();
    }
    //给操作加锁
    __CFLock(&loopsLock);
    //如果当前RunLoop为空，创建。
    if (!__CFRunLoops) {
        __CFUnlock(&loopsLock);
        // 创建字典
        CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, , NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
        // 创建主线程
        CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
        // 保存主线程
        CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);

        if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
            CFRelease(dict);
        }
        CFRelease(mainLoop);
        __CFLock(&loopsLock);
    }
    // 从字典中获取当前线程的RunLoop
    CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
    __CFUnlock(&loopsLock);
    if (!loop) {
        // 如果当前线程的runloop不存在,那么就为该线程创建一个对应的runloop
        CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
        __CFLock(&loopsLock);
        loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
        // 把当前子线程和对应的runloop保存到字典中
        if (!loop) {
            CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);
            loop = newLoop;
        }
        // don't release run loops inside the loopsLock, because CFRunLoopDeallocate may end up taking it
        __CFUnlock(&loopsLock);
        CFRelease(newLoop);
    }
    if (pthread_equal(t, pthread_self())) {
        _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL);
        if ( == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)) {
            _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr, (void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-), (void (*)(void *))__CFFinalizeRunLoop);
        }
    }
    return loop;
}

RunLoop相关类

Core Foundation中关于RunLoop的5个类

• CFRunLoopRef
• CFRunLoopModeRef
• CFRunLoopSourceRef
• CFRunLoopTimerRef （基于时间的触发器）
• CFRunLoopObserverRef

说明：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，只能指定一个Mode，这个Mode被称作CurrentMode，如果需要切换Mode，只能退出Loop，在重新指定一个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。

1.CFRunLoopSourceRef ：事件源（输入源）

- Source0：非基于Port的 （用户主动触发的事件）

- Source1：基于Port的 （系统内部的消息事件）

(Port是线程间通信的一种方式，如果两个线程之间想通信，可以通过Port来通信。)

2.CFRunLoopTimerRef

基于时间触发器，当其加入RunLoop时，RunLoop会注册对应的时间点，当时间点到，RunLoop会被唤醒执行里面的回调。

3.CFRunLoopObserverRef 

观察者，能够监听RunLoop的状态改变。

/* Run Loop Observer Activities */

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {

kCFRunLoopEntry = (1UL << ),//即将进入Loop

kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << ),//即将处理Timer

kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << ),//即将处理Source

kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << ),//即将进入休眠

kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << ),//刚从休眠中唤醒

kCFRunLoopExit = (1UL << ),//即将退出Loop

kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU

};

-(void)addObserver{

    /*
     参数一：怎么分配存储空间
     参数二：要监听的状态 kCFRunLoopAllActivities 所有的状态
     参数三：是否要持续监听
     参数四：优先级，总是传0
     参数五：当状态改变时候的回调
     */

    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, , ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {

        switch (activity) {
            case kCFRunLoopEntry:
                NSLog(@"即将进入runloop");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeTimers:
                NSLog(@"即将处理timer事件");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeSources:
                NSLog(@"即将处理Sources事件");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeWaiting:
                NSLog(@"即将进入睡眠");
                break;
            case kCFRunLoopAfterWaiting:
                NSLog(@"被唤醒");
                break;
            case kCFRunLoopExit:
                NSLog(@"runloop退出");
                break;

            default:
                break;
        }

    });
    //给runloop添加监听者
    /*
     参数一：要监听哪个runloop
     参数二：观察者
     参数三：运行模式
     */
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
}

4.CFRunLoopModeRef ：RunLoop的运行模式

在RunLoop中有多个运行模式，但是RunLoop只能选择一种模式运行，Mode里面至少要有Timer或者Source

系统默认注册了5个Mode：

• 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：在刚进入App时进入的第一个Mode，启动完成后就不在使用
• GCEventReceiveRunLoopMode：接受系统事件的内部Mode，通常用不到
• NSRunLoopCommonModes：这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode

RunLoop相关问题及解释

1.Timer与滑动控件的问题

问题：当在不停地拖动滑动控件的时候，定时器不工作了

错误回答：runloop的优先级

分析：runloop的几种常用模式：DefaultMode默认模式，以及UITrackingMode模式，CommonModes占位模式，runloop进入一种模式的时候，另一种模式的事件不会去处理，当Timer在运行的时候处于DefaultMode模式，当拖动滑动控件的时候，runloop会立即处理UI事件，切换到UITrackingRunLoopMode模式后，此时DefaultMode模式下的Timer就不工作了

解决：将Timer置于NSRunLoopCommonModes占位模式下

- (void)viewDidLoad {

    [super viewDidLoad];

    //1.创建定时器

    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

    //2.将Timer添加到RunLoop中

    //[[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

    //[[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

    [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

}

- (void)run {

    NSLog(@"-------- %@",[NSThread currentThread]);

}

问题：在多线程开发中，耗时操作我们一般会放在子线程中执行，请问这种线程有什么特点？

实例：假如在上面的定时器的run方法中，执行一个耗时操作，此时会卡住主线程，拖动滑动控件会很不流畅，应该如何解决？

分析：子线程中默认不会开启RunLoop循环，所以子线程在执行完任务之后就会被回收

- (void)viewDidLoad {

    [super viewDidLoad];

    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(, ), ^{

        //1.创建定时器

        NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

        //2.将Timer添加到RunLoop中

        [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];        

        //3.让RunLoop运行起来

        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];//死循环，后面的代码不会执行

        NSLog(@"+++++++++");

    });

}

- (void)run {

    //耗时操作

    [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];

    NSLog(@"-------- %@",[NSThread currentThread]);

}

或者：

- (void)viewDidLoad {

    [super viewDidLoad];

   [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(time2) toTarget:self withObject:nil];

}

-(void)time2{

    //创建当前线程的RunLoop

    NSRunLoop *currentLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];

    //该方法内部自动添加到RunLoop中，并且运行模式是默认模式

    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

    //开启RunLoop

    [currentLoop run];

}

- (void)run {

    //耗时操作

    [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];

    NSLog(@"run ----- %@ ---- %@",[NSThread currentThread],[NSRunLoop currentRunLoop].currentMode);

}

此博文会继续不断完善及更新关于涉及到runloop的知识，如果有理解不正确或者有涉及到runloop的应用实例，请留言吧，欢迎讨论

参考文章：http://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/