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 

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

没有RunLoop

有RunLoop

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

• 苹果官方文档

https://developer.apple.com/library/mac/documentation/Cocoa/Conceptual/Multithreading/RunLoopManagement/RunLoopManagement.html

• CFRunLoopRef是开源的

http://opensource.apple.com/source/CF/CF-1151.16/

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

1. [NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的RunLoop对象 
2.  
3. [NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的RunLoop对象  

• Core Foundation

1. CFRunLoopGetCurrent(); // 获得当前线程的RunLoop对象 
2.  
3. CFRunLoopGetMain(); // 获得主线程的RunLoop对象  

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

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

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

使用

1. - (void)observer 
2.  
3. { 
4.  
5.     // 创建observer 
6.  
7.     CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(),kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) { 
8.  
9.         NSLog(@"----监听到RunLoop状态发生改变---%zd", activity); 
10.  
11.     }); 
12.  
13.   
14.  
15.     // 添加观察者：监听RunLoop的状态 
16.  
17.     CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode); 
18.  
19.   
20.  
21.     // 释放Observer 
22.  
23.     CFRelease(observer); 
24.  
25. } 

特别注意

1. /* 
2.  
3.     CF的内存管理（Core Foundation） 
4.  
5.     1.凡是带有Create、Copy、Retain等字眼的函数，创建出来的对象，都需要在最后做一次release 
6.  
7.     * 比如CFRunLoopObserverCreate 
8.  
9.     2.release函数：CFRelease(对象); 
10.  
11. */  

RunLoop处理逻辑

– 官方版

 

逻辑

– 网友整理版

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)

1. - (void)timer 
2.  
3. { 
4.  
5.     NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES]; 
6.  
7.     // 定时器只运行在NSDefaultRunLoopMode下，一旦RunLoop进入其他模式，这个定时器就不会工作 
8.  
9.     //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode]; 
10.  
11.   
12.  
13.     // 定时器只运行在UITrackingRunLoopMode下，一旦RunLoop进入其他模式，这个定时器就不会工作 
14.  
15.     //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode]; 
16.  
17.   
18.  
19.     // 定时器会跑在标记为common modes的模式下 
20.  
21.     // 标记为common modes的模式：UITrackingRunLoopMode和NSDefaultRunLoopMode兼容 
22.  
23.     [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes]; 
24.  
25. }   

1. - (void)timer2 
2.  
3. { 
4.  
5.     // 调用了scheduledTimer返回的定时器，已经自动被添加到当前runLoop中，而且是NSDefaultRunLoopMode 
6.  
7.     NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nilrepeats:YES]; 
8.  
9.   
10.  
11.     // 修改模式 
12.  
13.     [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes]; 
14.  
15. }  

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

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

1. // 只在NSDefaultRunLoopMode模式下显示图片 
2.  
3.     [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"placeholder"]afterDelay:3.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];   

3.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

1. - (void)run 
2.  
3. { 
4.  
5.   //addPort:添加端口(就是source)  forMode:设置模式 
6.  
7.    [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode]; 
8.  
9.   //启动RunLoop 
10.  
11.     [[NSRunLoop currentRunLoop] run]; 
12.  
13.   
14.  
15. /* 
16.  
17.   //另外两种启动方式 
18.  
19.     [NSDate distantFuture]:遥远的未来  这种写法跟上面的run是一个意思 
20.  
21.     [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]]; 
22.  
23.     不设置模式 
24.  
25.     [[NSRunLoop currentRunLoop] runUntilDate:[NSDate distantFuture]]; 
26.  
27.   */ 
28.  
29. }  

退出-退出当前线程

1. [NSThread exit]; 

第二种(奇葩法)

优点:退出RunLoop比较方便-定义个标记 while(flag){…}

1. - (void)run 
2.  
3. { 
4.  
5.     while (1) { 
6.  
7.         [[NSRunLoop currentRunLoop] run]; 
8.  
9.     } 
10.  
11. }  

5.自动释放池

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

1. - (void)execute 
2.  
3. { 
4.  
5.     @autoreleasepool { 
6.  
7.         NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES]; 
8.  
9.         [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode]; 
10.  
11.         [[NSRunLoop currentRunLoop] run]; 
12.  
13.     } 
14.  
15. }  

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

1. /** 定时器(这里不用带*，因为dispatch_source_t就是个类，内部已经包含了*) */ 
2.  
3. @property (nonatomic, strong) dispatch_source_t timer; 
4.  
5.   
6.  
7. int count = 0; 
8.  
9. - (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event 
10.  
11. { 
12.  
13.     // 获得队列 
14.  
15. //    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0); 
16.  
17.     dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue(); 
18.  
19.   
20.  
21.     // 创建一个定时器(dispatch_source_t本质还是个OC对象) 
22.  
23.     self.timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue); 
24.  
25.   
26.  
27.     // 设置定时器的各种属性（几时开始任务，每隔多长时间执行一次） 
28.  
29.     // GCD的时间参数，一般是纳秒 NSEC_PER_SEC（1秒 == 10的9次方纳秒） 
30.  
31.     // 何时开始执行第一个任务 
32.  
33.     // dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3.0 * NSEC_PER_SEC) 比当前时间晚3秒 
34.  
35.     dispatch_time_t start = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)); 
36.  
37.     uint64_t interval = (uint64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC); 
38.  
39.     dispatch_source_set_timer(self.timer, start, interval, 0); 
40.  
41.   
42.  
43.     // 设置回调 
44.  
45.     dispatch_source_set_event_handler(self.timer, ^{ 
46.  
47.         NSLog(@"------------%@", [NSThread currentThread]); 
48.  
49.         count++; 
50.  
51.   
52.  
53. //        if (count == 4) { 
54.  
55. //            // 取消定时器 
56.  
57. //            dispatch_cancel(self.timer); 
58.  
59. //            self.timer = nil; 
60.  
61. //        } 
62.  
63.     }); 
64.  
65.   
66.  
67.     // 启动定时器 
68.  
69.     dispatch_resume(self.timer); 
70.  
71. }  

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.

本文作者：佚名

来源：51CTO