RunLoop简介
- 从字面意思讲跑圈,运行循环。
RunLoop
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上面Event Loop
的逻辑。线程执行了这个函数后,就会一直处于这个函数内部 “接受消息->等待->处理” 的循环中
,直到这个循环结束,函数返回。
- 应用范畴
定时器(Timer)、PerformSelector;
GCD Async Main Queue;
事件响应、手势识别、界面刷新;
网络请求;
AutoreleasePool。 - 没有RunLoop时模拟如下:
- 有RunLoop时模拟如下:( 程序并不会马上退出,而是保持运行状态)
- RunLoop的基本作用
保持程序的持续运行;处理App中的各种事件(比如触摸事件、定时器事件等);节省CPU资源,提高程序性能:该做事时做事,该休息时休息。
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,CFRunLoopRef是开源的,地址为:https://opensource.apple.com/tarballs/CF/
NSRunLoop官方文档 - 获取RunLoop对象
Foundation
[NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的RunLoop对象
[NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的RunLoop对象
Core Foundation
CFRunLoopGetCurrent(); // 获得当前线程的RunLoop对象
CFRunLoopGetMain(); // 获得主线程的RunLoop对象
RunLoop与线程
- 每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象;
- RunLoop保存在一个全局的Dictionary里,线程作为key,RunLoop作为value;
- 线程刚创建时并没有RunLoop对象,RunLoop会在第一次获取它时创建(懒加载),会在线程结束时销毁;只能在一个线程的内部获取其 RunLoop(主线程除外)。
- 主线程的RunLoop已经自动获取(创建),子线程默认没有开启RunLoop。
RunLoop相关的类
- Core Foundation中关于RunLoop的5个类:
CFRunLoopRef
RunLoop的对象
CFRunLoopModeRef
RunLoop的运行模式
CFRunLoopSourceRef
输入源/事件源
CFRunLoopTimerRef
Timer事件
CFRunLoopObserverRef
监听者,监听RunLoop的状态改变 - RunLoop主要结构如下
- 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Source0/Source1/Timer/Observer
,RunLoop
启动时只能选择其中一个Mode
,作为currentMode
,如果需要切换Mode
,只能退出当前Loop
,再重新选择一个Mode
进入,不同组的Source0/Source1/Timer/Observer
能分隔开来,互不影响,如果Mode
里没有任何Source0/Source1/Timer/Observer
,RunLoop
会立马退出。
常见的2种Mode:
kCFRunLoopDefaultMode(NSDefaultRunLoopMode)
: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。 - CFRunLoopObserverRef
用来RunLoop监听活动(Run Loop Observer Activities),(<CoreFoundation/CFRunLoop.h>
)有以下几种状态,
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), //即将进入Loop
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), //即将处理Timer
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), //即将处理Source
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), //即将进入休眠
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), //刚从休眠中唤醒
kCFRunLoopExit = (1UL << 7), //即将推出Loop
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};
添加Observer监听RunLoop的所有状态
//创建监听者
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
switch (activity) {
case kCFRunLoopEntry:
NSLog(@"kCFRunLoopEntry");
break;
case kCFRunLoopBeforeTimers:
NSLog(@"kCFRunLoopBeforeTimers");
break;
case kCFRunLoopBeforeSources:
NSLog(@"kCFRunLoopBeforeSources");
break;
case kCFRunLoopBeforeWaiting:
NSLog(@"kCFRunLoopBeforeWaiting");
break;
case kCFRunLoopAfterWaiting:
NSLog(@"kCFRunLoopAfterWaiting");
break;
case kCFRunLoopExit:
NSLog(@"kCFRunLoopExit");
break;
default:
break;
}
});
// 添加Observer到RunLoop中
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
// 释放
CFRelease(observer);
RunLoop的运行逻辑
RunLoop官网运行逻辑图如下:
Source0
触摸事件处理
performSelector:onThread:
Source1
基于Port的线程间通信
系统事件捕捉
Timers
NSTimer
performSelector:withObject:afterDelay:
Observers
用于监听RunLoop的状态
UI刷新(BeforeWaiting)
Autorelease pool(BeforeWaiting)
- 具体执行逻辑流程
01、通知Observers:进入Loop
02、通知Observers:即将处理Timers
03、通知Observers:即将处理Sources
04、处理Blocks
05、处理Source0(可能会再次处理Blocks)
06、如果存在Source1,就跳转到第8步
07、通知Observers:开始休眠(等待消息唤醒)
08、通知Observers:结束休眠(被某个消息唤醒)
01> 处理Timer
02> 处理GCD Async To Main Queue
03> 处理Source1
09、处理Blocks
10、根据前面的执行结果,决定如何操作
01> 回到第02步
02> 退出Loop
11、通知Observers:退出Loop
RunLoop休眠的实现原理
RunLoop休眠其实是从用户态切换到内核态进入休眠状态,然当有事件处理的时候又从内核态切换到用户态去处理事件,这样能够大大的降低性能消耗。
RunLoop在实际开中的应用
- 控制线程生命周期(线程保活)
有时候我们需要在一个子线程中做一些事情,并且不想在做完事情后就立马销毁子线程,这时候就需要在子线程里开启一个runLoop来保证这个现在一直存在,在适当的时候销毁。这样做的好处就是避免了多次创建线程造成的性能损耗。
#import "ViewController.h"
#import "HJThread.h"
@interface ViewController ()
@property (strong, nonatomic) HJThread *thread;
@property (assign, nonatomic, getter=isStoped) BOOL stopped;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
__weak typeof(self) weakSelf = self;
//标记是否停止
self.stopped = NO;
//创建线程
self.thread = [[HJThread alloc] initWithBlock:^{
NSLog(@"%@----begin----", [NSThread currentThread]);
// 往RunLoop里面添加Source\Timer\Observer
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
//如果控制器还存在并且没有执行停止(这样的做的目的是放控制器已经销毁造成的怀内存访问)开启运行循环
while (weakSelf && !weakSelf.isStoped) {
[[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
}
//只要循环一直存在就不会来到下面,
NSLog(@"%@----end----", [NSThread currentThread]);
}];
//开启x线程执行任务
[self.thread start];
}
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{ //防止换内存访问
if (!self.thread) return;
[self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}
// 子线程需要执行的任务
- (void)test
{
NSLog(@"%s %@", __func__, [NSThread currentThread]);
}
- (IBAction)stop {
if (!self.thread) return;
// 在子线程调用stop(waitUntilDone设置为YES,代表子线程的代码执行完毕后,这个方法才会往下走),这里设置为YES防止在控制器退出时,在子线程中self已经置nil,而循环一直在开启这,造成内存泄漏
//vc->thread->runloop->vc
[self performSelector:@selector(stopThread) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}
// 用于停止子线程的RunLoop
- (void)stopThread
{
// 设置标记为YES
self.stopped = YES;
// 停止RunLoop
CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
NSLog(@"%s %@", __func__, [NSThread currentThread]);
// 清空线程
self.thread = nil;
}
- (void)dealloc
{
NSLog(@"%s", __func__);
[self stop];
}
@end
- 线程保活封装
这样用起来还是比较麻烦的,尤其会忽略内存泄漏和坏内存访问问题,最好是封装为一个工具类,为了避免影响系统的一些方法,并且要用到成员变量,这里就封装一个继承NSObject
的子类,而不适用分类和继承。
HJPermenantThread.h文件,公共接口
#import <Foundation/Foundation.h>
typedef void (^HJPermenantThreadTask)(void);
@interface HJPermenantThread : NSObject
/**
开启线程
*/
//- (void)run;
/**
在当前子线程执行一个任务
*/
- (void)executeTask:(HJPermenantThreadTask)task;
/**
结束线程
*/
- (void)stop;
@end
HJPermenantThread.m文件,封装功能的实现
#import "MJPermenantThread.h"
/** MJThread **/
@interface HJThread : NSThread
@end
@implementation HJThread
- (void)dealloc
{
NSLog(@"%s", __func__);
}
@end
/** MJPermenantThread **/
@interface HJPermenantThread()
@property (strong, nonatomic) HJThread *innerThread;
@property (assign, nonatomic, getter=isStopped) BOOL stopped;
@end
@implementation HJPermenantThread
#pragma mark - public methods
- (instancetype)init
{
if (self = [super init]) {
self.stopped = NO;
__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.innerThread = [[HJThread alloc] initWithBlock:^{
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
//每次调用__executeTask时都会来这里判断循环是否还在
while (weakSelf && !weakSelf.isStopped) {
NSLog(@"循环: %s",__func__);
[[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
}
}];
[self.innerThread start];
}
return self;
}
//执行任务
- (void)executeTask:(HJPermenantThreadTask)task
{
if (!self.innerThread || !task) return;
//在线程中执行任务
[self performSelector:@selector(__executeTask:) onThread:self.innerThread withObject:task waitUntilDone:NO];
}
//体质循环
- (void)stop
{
if (!self.innerThread) return;
//停止子线程的运行循环
[self performSelector:@selector(__stop) onThread:self.innerThread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}
- (void)dealloc
{
NSLog(@"%s", __func__);
[self stop];
}
#pragma mark - private methods
- (void)__stop
{
//设置停止循环标记
self.stopped = YES;
//停止当前线程的运行循环
CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
//防止内存泄漏
self.innerThread = nil;
}
//执行block任务
- (void)__executeTask:(HJPermenantThreadTask)task
{
task();
}
@end
调用
@interface ViewController ()
@property (strong, nonatomic) MJPermenantThread *thread;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.thread = [[MJPermenantThread alloc] init];
}
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
[self.thread executeTask:^{
NSLog(@"执行任务 - %@", [NSThread currentThread]);
}];
}
- (IBAction)stop {
[self.thread stop];
}
- (void)dealloc
{
NSLog(@"%s", __func__);
}
- 用
CFRunLoop
封装
#import "HJPermenantThread.h"
/** HJThread **/
@interface HJThread : NSThread
@end
@implementation HJThread
- (void)dealloc
{
NSLog(@"%s", __func__);
}
@end
/** HJPermenantThread **/
@interface HJPermenantThread()
@property (strong, nonatomic) HJThread *innerThread;
@end
@implementation HJPermenantThread
#pragma mark - public methods
- (instancetype)init
{
if (self = [super init]) {
self.innerThread = [[HJThread alloc] initWithBlock:^{
NSLog(@"begin----");
// 创建上下文(要初始化一下结构体)
CFRunLoopSourceContext context = {0};
// 创建source
CFRunLoopSourceRef source = CFRunLoopSourceCreate(kCFAllocatorDefault, 0, &context);
// 往Runloop中添加source
CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
// 销毁source
CFRelease(source);
// 启动
CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
NSLog(@"end----");
}];
[self.innerThread start];
}
return self;
}
- (void)executeTask:(HJPermenantThreadTask)task
{
if (!self.innerThread || !task) return;
[self performSelector:@selector(__executeTask:) onThread:self.innerThread withObject:task waitUntilDone:NO];
}
- (void)stop
{
if (!self.innerThread) return;
[self performSelector:@selector(__stop) onThread:self.innerThread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}
- (void)dealloc
{
NSLog(@"%s", __func__);
[self stop];
}
#pragma mark - private methods
- (void)__stop
{
CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
self.innerThread = nil;
}
- (void)__executeTask:(MJPermenantThreadTask)task
{
task();
}
@end
- 解决NSTimer在滑动时停止工作的问题
用时候需要在UITableview
中添加定时器倒计时功能,例如京东天猫的抢单功能,但是当tableView
滚动时,定时器就会停止工作,原因是定时器是工作在NSDefaultRunLoopMode
模式下,当滚动tableView
时,RunLoop
会切换到UITrackingRunLoopMode
模式下,NSTimer
就会暂停等待,等滚动完再切换到默认模式下定时器就又开始工作了;我们只需要要将定时器添加到NSRunLoopCommonModes
模式下就可以了。
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
NSLog(@"%d", ++count);
}];
// [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];//默认模式
// [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];//用户界面追踪模式
// NSDefaultRunLoopMode、UITrackingRunLoopMode才是真正存在的模式
// NSRunLoopCommonModes并不是一个真的模式,它只是一个标记
// timer能在_commonModes数组中存放的模式下工作
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
注意
:NSRunLoopCommonModes
并不是一个真的模式,它只是一个标记。
- 监控应用卡顿
- 性能优化
面试题
-
讲讲 RunLoop,项目中有用到吗?
RunLoop
就是一个对象,运行循环,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上面Event Loop
的逻辑。线程执行了这个函数后,就会一直处于这个函数内部 “接受消息->等待->处理” 的循环中
,直到这个循环结束,函数返回。数据请求,定时器等会用到。 -
runloop内部实现逻辑?
-
runloop和线程的关系?
一一对应的关系,主线程默认开启runloop,子线程在第一次获取时开启线程(默认不开启)。 -
timer 与 runloop 的关系?
timer默认是runloop默认模式下的一种事件。 -
程序中添加每3秒响应一次的NSTimer,当拖动tableview时timer可能无法响应要怎么解决?程序中添加每3秒响应一次的NSTimer,当拖动tableview时timer可能无法响应要怎么解决?
设置RunLoop的模式为NSRunLoopCommonModes
。 -
runloop 是怎么响应用户操作的, 具体流程是什么样的?
如果是用户界面没有操作,runloop会在默认模式下的内核态休眠,当要相应响应用户操作,会切退出默认模式,进入用户界面追踪模式,并且切换到用户态去响应用户的操作,当响应完成后,就退出用户界面追踪模式,进入默认模式,并且切换到内核态进行休眠。 -
说说runLoop的几种状态说说runLoop的几种状态
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), //即将进入Loop
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), //即将处理Timer
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), //即将处理Source
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), //即将进入休眠
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), //刚从休眠中唤醒
kCFRunLoopExit = (1UL << 7), //即将推出Loop
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};
- runloop的mode作用是什么?
切换不同的模式来处理不同的事件。