開胃面試題

1.講講 RunLoop，項(xiàng)目中有用到嗎？
2.RunLoop內(nèi)部實(shí)現(xiàn)邏輯？
2.Runloop和線程的關(guān)系？
3.timer 與 Runloop 的關(guān)系？
4.程序中添加每隔幾秒就響應(yīng)一次的NSTimer，當(dāng)拖動(dòng)tableview時(shí)，timer可能無法響應(yīng)要怎么解決？
6.Runloop 是怎么響應(yīng)用戶操作的， 具體流程是什么樣的？
7.說說RunLoop的幾種狀態(tài)？
8.Runloop的mode作用是什么？
看這篇文章之前可以先回答一下這幾個(gè)面試題，然后帶著問題耐心看完這篇文章，再來回答一下看看

一、什么是RunLoop？

顧名思義, RunLoop就是運(yùn)行循環(huán), 它在程序運(yùn)行過程中交替循環(huán)做一些事情，如果沒有RunLoop，程序執(zhí)行完畢就會(huì)立即退出，如果有RunLoop，程序會(huì)一直運(yùn)行，并且隨時(shí)響應(yīng)用戶的操作。在沒有用戶操作的時(shí)候就睡覺，充分節(jié)省CPU資源，提高程序性能。

RunLoop

二、RunLoop有什么用？

1.保持程序持續(xù)運(yùn)行，iOSApp一啟動(dòng)就會(huì)開一個(gè)主線程，主線程會(huì)開啟RunLoop，保證主線程不會(huì)被銷毀，也就保持了程序持續(xù)運(yùn)行（命令行項(xiàng)目沒有開啟RunLoop，所以程序執(zhí)行完就退出了）
2.處理App中各種事件，如觸摸事件，定時(shí)器事件，Selector事件，網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求, 線程間的通信，界面刷新，AutoreleasePool釋放對(duì)象等。
3.節(jié)省CPU資源，提高程序性能，iOSApp啟動(dòng)后，當(dāng)沒有事情要做的時(shí)候，RunLoop就會(huì)睡覺，節(jié)省CPU資源。等到有事要做的時(shí)候，就會(huì)馬上去做事。

如果沒有RunLoop, 像下面這樣, 這是一個(gè)macOS Command Line Tool程序, 打印完"Hello, World!, 程序就會(huì)退出, 表現(xiàn)在App上就是App一打開就閃退了.

#import <Foundation/Foundation.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        NSLog(@"Hello, World!");
    }
    return 0;
}

2019-06-21 20:00:06.877983+0800 NoRunLoop[44082:4739231] Hello, World!
Program ended with exit code: 0

我們可以通過一張圖來看一下RunLoop內(nèi)部運(yùn)行邏輯

RunLoop內(nèi)部運(yùn)行邏輯

三、RunLoop對(duì)象

iOS中有2套API來訪問和使用RunLoop

1. Core Foundation : CFRunLoopRef
   它是開源的: https://opensource.apple.com/tarballs/CF/

2. Foundation : NSRunLoop (基于CFRunLoopRef的OC封裝)

NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表著RunLoop對(duì)象

獲取RunLoop對(duì)象

Foundation:
[NSRunLoop currentRunLoop];  //獲取當(dāng)前線程的RunLoop對(duì)象 
[NSRunLoop mainRunLoop];     //獲取主線程的RunLoop對(duì)象

Core Foundation
CFRunLoopGetCurrent();   //獲取當(dāng)前線程的RunLoop對(duì)象
CFRunLoopGetMain();      //獲取主線程的RunLoop對(duì)象

四、RunLoop在哪里開啟

應(yīng)用要保持運(yùn)行狀態(tài)，必須開啟一個(gè)RunLoop，主線程一開起來，RunLoop就在程序的入口main函數(shù)中開啟了。

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

RunLoop在UIApplicationMain函數(shù)內(nèi)啟動(dòng)，進(jìn)入U(xiǎn)IApplicationMain

UIKIT_EXTERN int UIApplicationMain(int argc, char *argv[], NSString * __nullable principalClassName, NSString * __nullable delegateClassName);

可以看到，它返回的是一個(gè)int類型的數(shù)據(jù)，我們對(duì)它做一些修改看看

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSLog(@"開始");
        int re = UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
        NSLog(@"結(jié)束");
        return re;
    }
}

執(zhí)行程序，可以看到只會(huì)打印開始，不會(huì)打印結(jié)束，這說明在UIApplicationMain函數(shù)中，開啟了RunLoop，這個(gè)RunLoop?；盍酥骶€程，也就保持了程序持續(xù)運(yùn)行。

RunLoop中的源碼

// 用DefaultMode啟動(dòng)
void CFRunLoopRun(void) {   /* DOES CALLOUT */
    int32_t result;
    do {
        result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
        CHECK_FOR_FORK();
    } while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}

可以看到，RunLoop是使用do while判斷result的值是否退出程序?qū)崿F(xiàn)的。所以，可以將RunLoop看成一個(gè)死循環(huán)，如果沒有這個(gè)死循環(huán)，UIApplicationMain函數(shù)執(zhí)行完將直接返回，也就沒有程序持續(xù)運(yùn)行了。

五、RunLoop與線程的關(guān)系

1. 每條線程都有唯一的一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的RunLoop對(duì)象
2. RunLoop保存在一個(gè)全局的Dictionary里，線程作為key，RunLoop作為value
3. 線程剛創(chuàng)建時(shí)并沒有RunLoop對(duì)象, RunLoop會(huì)在第一次獲取它時(shí)創(chuàng)建，RunLoop會(huì)在線程結(jié)束時(shí)銷毀
4. 主線程的RunLoop程序會(huì)自動(dòng)獲取(創(chuàng)建), 子線程默認(rèn)沒有開啟RunLoop

查看源碼

// 拿到當(dāng)前Runloop 調(diào)用_CFRunLoopGet0
CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent(void) {
    CHECK_FOR_FORK();
    CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)_CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoop);
    if (rl) return rl;
    return _CFRunLoopGet0(pthread_self());
}

// 查看_CFRunLoopGet0方法內(nèi)部
CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
    if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {
    t = pthread_main_thread_np();
    }
    __CFLock(&loopsLock);
    if (!__CFRunLoops) {
        __CFUnlock(&loopsLock);
    CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
    // 根據(jù)傳入的主線程獲取主線程對(duì)應(yīng)的RunLoop
    CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
    // 保存主線程 將主線程-key和RunLoop-Value保存到字典中
    CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);
    if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
        CFRelease(dict);
    }
    CFRelease(mainLoop);
        __CFLock(&loopsLock);
    }
    
    // 從字典里面拿，將線程作為key從字典里獲取一個(gè)loop
    CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
    __CFUnlock(&loopsLock);
    
    // 如果loop為空，則創(chuàng)建一個(gè)新的loop，所以runloop會(huì)在第一次獲取的時(shí)候創(chuàng)建
    if (!loop) {  
    CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
        __CFLock(&loopsLock);
    loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
    
    // 創(chuàng)建好之后，以線程為key runloop為value，一對(duì)一存儲(chǔ)在字典中，下次獲取的時(shí)候，則直接返回字典內(nèi)的runloop
    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 (0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)) {
            _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr, (void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-1), (void (*)(void *))__CFFinalizeRunLoop);
        }
    }
    return loop;
}

可以看到
1. 線程和RunLoop是一一對(duì)應(yīng)的，它們保存在一個(gè)字典里。我們創(chuàng)建子線程的RunLoop時(shí)，在子線程中獲取當(dāng)前線程的RunLoop對(duì)象即可。如果不獲取，子線程是不會(huì)創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的RunLoop的，并且RunLoop只能在一個(gè)線程的內(nèi)部獲取。
2. 方法[NSRunLoop currentRunLoop]調(diào)用時(shí)，會(huì)先看一下字典里有沒有子線程對(duì)應(yīng)的RunLoop，如果有則直接返回，如果沒有則會(huì)創(chuàng)建一個(gè)，并與子線程一起存入字典。當(dāng)線程結(jié)束時(shí)，RunLoop也會(huì)被銷毀。

六、RunLoop結(jié)構(gòu)體

上源碼__CFRunLoop結(jié)構(gòu)體

struct __CFRunLoop {
    CFRuntimeBase _base;
    pthread_mutex_t _lock;          /* locked for accessing mode list */
    __CFPort _wakeUpPort;           // used for CFRunLoopWakeUp 
    Boolean _unused;
    volatile _per_run_data *_perRunData;              // reset for runs of the run loop
    pthread_t _pthread;
    uint32_t _winthread;
    CFMutableSetRef _commonModes;
    CFMutableSetRef _commonModeItems;
    CFRunLoopModeRef _currentMode;
    CFMutableSetRef _modes;
    struct _block_item *_blocks_head;
    struct _block_item *_blocks_tail;
    CFAbsoluteTime _runTime;
    CFAbsoluteTime _sleepTime;
    CFTypeRef _counterpart;
};

除一些記錄屬性外，主要來看一下一下兩個(gè)成員變量

CFRunLoopModeRef _currentMode;
CFMutableSetRef _modes;

CFRunLoopModeRef其實(shí)是指向__CFRunLoopMode結(jié)構(gòu)體的指針，__CFRunLoop結(jié)構(gòu)體的源碼如下

typedef struct __CFRunLoopMode *CFRunLoopModeRef;
struct __CFRunLoopMode {
    CFRuntimeBase _base;
    pthread_mutex_t _lock;  /* must have the run loop locked before locking this */
    CFStringRef _name;
    Boolean _stopped;
    char _padding[3];
    CFMutableSetRef _sources0;
    CFMutableSetRef _sources1;
    CFMutableArrayRef _observers;
    CFMutableArrayRef _timers;
    CFMutableDictionaryRef _portToV1SourceMap;
    __CFPortSet _portSet;
    CFIndex _observerMask;
#if USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS
    dispatch_source_t _timerSource;
    dispatch_queue_t _queue;
    Boolean _timerFired; // set to true by the source when a timer has fired
    Boolean _dispatchTimerArmed;
#endif
#if USE_MK_TIMER_TOO
    mach_port_t _timerPort;
    Boolean _mkTimerArmed;
#endif
#if DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
    DWORD _msgQMask;
    void (*_msgPump)(void);
#endif
    uint64_t _timerSoftDeadline; /* TSR */
    uint64_t _timerHardDeadline; /* TSR */
};

源碼里面很多東西，我們主要查看以下成員變量

CFMutableSetRef _sources0;
CFMutableSetRef _sources1;
CFMutableArrayRef _observers;
CFMutableArrayRef _timers;

上面的代碼中，CFRunLoopModeRef代表RunLoop的運(yùn)行模式，一個(gè)RunLoop包含若干個(gè)Mode，每個(gè)Mode又包含若干個(gè)Source0、Source1、Timer、Observer，而RunLoop啟動(dòng)時(shí)只能選擇其中一個(gè)Mode作為currentMode。

名詞解析

Source0：觸摸事件，PerformSelectors
Source1：基于Port的線程間通信
Timer：定時(shí)器，NSTimer
Observer：監(jiān)聽器，用于監(jiān)聽RunLoop的狀態(tài)

我們可以通過打斷點(diǎn)，使用bt打印堆棧信息稍微看一下

觸摸事件

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    NSLog(@"點(diǎn)擊了屏幕");
}

touchsBegan堆棧信息

可以看到，觸摸事件是會(huì)觸發(fā)Source0

performSelector

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
    [self performSelectorOnMainThread:@selector(test) withObject:nil waitUntilDone:YES];
});

performSelector堆棧信息

NSTimer

[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:3.0 repeats:NO block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
    NSLog(@"NSTimer ---- timer調(diào)用了");
}];

Timer堆棧信息

七、RunLoop相關(guān)的類和作用

Core Foundation中關(guān)于RunLoop的5個(gè)類

• CFRunLoopRef - 獲得當(dāng)前RunLoop的主線程RunLoop
• CFRunLoopModeRef - RunLoop運(yùn)行模式，只能選擇一種，在不同模式中做不同的操作
• CFRunLoopSourceRef - 事件源，輸入源
• CFRunLoopTimerRef - 定時(shí)器事件
• CFRunLoopObserverRef - 觀察者

我們可以在開源的CFRunLoopRef看到它們之間的關(guān)系,源代碼里面不止這些, 為了方便這里只拿了部分比較有用的.

我們可以看到CFRunLoopRef里面有CFRunLoopModeRef

// CFRunLoopRef里面有CFRunLoopModeRef
typedef struct __CFRunLoop * CFRunLoopRef;
struct __CFRunLoop {
   pthread_t _pthread;
   CFMutableSetRef _commonModes;
   CFMutableSetRef _commonModeItems;
   CFRunLoopModeRef _currentMode;
   CFMutableSetRef _modes;
};

CFRunLoopModeRef里有CFRunLoopSourceRef,CFRunLoopTimerRef、CFRunLoopObserverRef

// CFRunLoopModeRef里有CFRunLoopSourceRef、CFRunLoopTimerRef、CFRunLoopObserverRef
typedef struct __CFRunLoopMode * CFRunLoopModeRef;
struct __CFRunLoopMode {
   CFStringRef _name;
   CFMutableSetRef _sources0;
   CFMutableSetRef _sources1;
   CFMutableArrayRef _observers;
   CFMutableArrayRef _timers;
}

1.CFRunLoopModeRef

它代表RunLoop的運(yùn)行模式

• 一個(gè)RunLoop包含若干個(gè)Mode, 每個(gè)Mode又包含若干個(gè)Souce0/Souce1/Timer/Observer
• RunLoop啟動(dòng)時(shí)只能選擇其中一個(gè)Mode, 作為當(dāng)前模式currentMode
• 如果需要切換Mode, 只能退出當(dāng)前Loop, 再重新選擇一個(gè)Mode進(jìn)入, 這樣不同組的Source0/Source1/Timer/Observer能分隔開來, 互不影響
• 如果Mode里沒有任何Source0/Source1/Timer/Observer, RunLoop會(huì)立馬退出

CFRunLoopModeRef

系統(tǒng)默認(rèn)注冊(cè)的5個(gè)Mode

RunLoop有如下5種運(yùn)行模式，其中常見的有2種，分別是KCFRunLoopDefaultMode和UITrackingRunLoopMode

• KCFRunLoopDefaultMode(NSDefaultRunLoopMode), 這是App的默認(rèn)Mode, 通常主線程是在這個(gè)Mode下運(yùn)行
• UITrackingRunLoopMode, 這是界面跟蹤Mode, 用于ScrollView追蹤觸摸滑動(dòng), 保證界面滑動(dòng)時(shí)不受其它Mode影響
• UIInitializationRunLoopMode，在剛啟動(dòng)App時(shí)進(jìn)入的第一個(gè)Mode，啟動(dòng)完成后就不再使用，會(huì)切換到KCFRunLoopDefaultMode
• KCFRunLoopCommonModes，這是一個(gè)占位用的Mode，作為標(biāo)記KCFRunLoopDefaultMode和UITrackingRunLoopMode用，并不是一種真正的Mode

Mode間的切換

我們平時(shí)在開發(fā)中一定遇到過，當(dāng)我們使用NSTimer每一段時(shí)間執(zhí)行一些事情時(shí)滑動(dòng)UIScrollView，NSTimer就會(huì)暫停，當(dāng)我們停止滑動(dòng)后，NSTimer又會(huì)重新恢復(fù)，我們通過一段代碼來看一下

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    // [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(show) userInfo:nil repeats:YES];
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(show) userInfo:nil repeats:YES];
    // 加入到RunLoop中才可以運(yùn)行
    // 1. 把定時(shí)器添加到RunLoop中，并且選擇默認(rèn)運(yùn)行模式NSDefaultRunLoopMode = kCFRunLoopDefaultMode
    // [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    // 當(dāng)textFiled滑動(dòng)的時(shí)候，timer失效，停止滑動(dòng)時(shí)，timer恢復(fù)
    // 原因：當(dāng)textFiled滑動(dòng)的時(shí)候，RunLoop的Mode會(huì)自動(dòng)切換成UITrackingRunLoopMode模式，因此timer失效，當(dāng)停止滑動(dòng)，RunLoop又會(huì)切換回NSDefaultRunLoopMode模式，因此timer又會(huì)重新啟動(dòng)了
    
    // 2. 當(dāng)我們將timer添加到UITrackingRunLoopMode模式中，此時(shí)只有我們?cè)诨瑒?dòng)textField時(shí)timer才會(huì)運(yùn)行
    // [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];
    
    // 3. 那個(gè)如何讓timer在兩個(gè)模式下都可以運(yùn)行呢？
    // 3.1 在兩個(gè)模式下都添加timer 是可以的，但是timer添加了兩次，并不是同一個(gè)timer
    // 3.2 使用站位的運(yùn)行模式 NSRunLoopCommonModes標(biāo)記，凡是被打上NSRunLoopCommonModes標(biāo)記的都可以運(yùn)行，下面兩種模式被打上標(biāo)簽
    //0 : <CFString 0x10b7fe210 [0x10a8c7a40]>{contents = "UITrackingRunLoopMode"}
    //2 : <CFString 0x10a8e85e0 [0x10a8c7a40]>{contents = "kCFRunLoopDefaultMode"}
    // 因此也就是說如果我們使用NSRunLoopCommonModes，timer可以在UITrackingRunLoopMode，kCFRunLoopDefaultMode兩種模式下運(yùn)行
    [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
    NSLog(@"%@",[NSRunLoop mainRunLoop]);
}
-(void)show
{
    NSLog(@"-------");
}

上述代碼中，NSTimer在我們滑動(dòng)ScrollView時(shí)，就不再管用了，調(diào)用的方法也就不再執(zhí)行了。因?yàn)槲覀冊(cè)谥骶€程使用定時(shí)器，此時(shí)RunLoop的Mode為KCFRunLoopDefaultMode，即這個(gè)定時(shí)器屬于KCFRunLoopDefaultMode。但是我們滑動(dòng)ScrollView時(shí)，RunLoop的Mode會(huì)切換到UITrackingRunLoopMode，所以此時(shí)的定時(shí)器就失效了。當(dāng)我們停止滑動(dòng)時(shí)，RunLoop的Mode會(huì)切換回KCFRunLoopDefaultMode，所以NSTimer就又管用了。

同樣道理的還有ImageView的顯示，我們直接來看代碼，不在贅述了

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    NSLog(@"%s",__func__);
    // performSelector默認(rèn)是在default模式下運(yùn)行，因此在滑動(dòng)ScrollView時(shí)，圖片不會(huì)加載
    // [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"abc"] afterDelay:2.0 ];
    // inModes: 傳入Mode數(shù)組
    [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"abc"] afterDelay:2.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode,UITrackingRunLoopMode]];

我們使用GCD也可以創(chuàng)建定時(shí)器，而且更為精確

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    //創(chuàng)建隊(duì)列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    //1.創(chuàng)建一個(gè)GCD定時(shí)器
    /*
     第一個(gè)參數(shù):表明創(chuàng)建的是一個(gè)定時(shí)器
     第四個(gè)參數(shù):隊(duì)列
     */
    dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
    // 需要對(duì)timer進(jìn)行強(qiáng)引用，保證其不會(huì)被釋放掉，才會(huì)按時(shí)調(diào)用block塊
    // 局部變量，讓指針強(qiáng)引用
    self.timer = timer;
    //2.設(shè)置定時(shí)器的開始時(shí)間,間隔時(shí)間,精準(zhǔn)度
    /*
     第1個(gè)參數(shù):要給哪個(gè)定時(shí)器設(shè)置
     第2個(gè)參數(shù):開始時(shí)間
     第3個(gè)參數(shù):間隔時(shí)間
     第4個(gè)參數(shù):精準(zhǔn)度 一般為0 在允許范圍內(nèi)增加誤差可提高程序的性能
     GCD的單位是納秒 所以要*NSEC_PER_SEC
     */
    dispatch_source_set_timer(timer, DISPATCH_TIME_NOW, 2.0 * NSEC_PER_SEC, 0 * NSEC_PER_SEC);
    
    //3.設(shè)置定時(shí)器要執(zhí)行的事情
    dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
        NSLog(@"---%@--",[NSThread currentThread]);
    });
    // 啟動(dòng)
    dispatch_resume(timer);
}

2.CFRunLoopSourceRef事件源（輸入源）

Source分為兩種

Source0：非基于Port的，用于用戶主動(dòng)觸發(fā)的事件（點(diǎn)擊Button或點(diǎn)擊屏幕等）
Source1：基于Port的，通過內(nèi)核和其他線程相互發(fā)送消息（與內(nèi)核相關(guān)）
觸摸事件和PerformSelector會(huì)觸發(fā)Source0事件，我們?cè)谇懊娼榻B過

3.CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopObserverRef是觀察者，能夠監(jiān)聽RunLoop的狀態(tài)改變。下面我們通過給RunLoop添加監(jiān)聽者，監(jiān)聽其運(yùn)行狀態(tài)

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
     //創(chuàng)建監(jiān)聽者
     /*
     第一個(gè)參數(shù) CFAllocatorRef allocator：分配存儲(chǔ)空間 CFAllocatorGetDefault()默認(rèn)分配
     第二個(gè)參數(shù) CFOptionFlags activities：要監(jiān)聽的狀態(tài) kCFRunLoopAllActivities 監(jiān)聽所有狀態(tài)
     第三個(gè)參數(shù) Boolean repeats：YES:持續(xù)監(jiān)聽 NO:不持續(xù)
     第四個(gè)參數(shù) CFIndex order：優(yōu)先級(jí)，一般填0即可
     第五個(gè)參數(shù) ：回調(diào) 兩個(gè)參數(shù)observer:監(jiān)聽者 activity:監(jiān)聽的事件
     */
     /*
     所有事件
     typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
     kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),   //   即將進(jìn)入RunLoop
     kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), // 即將處理Timer
     kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即將處理Source
     kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), //即將進(jìn)入休眠
     kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),// 剛從休眠中喚醒
     kCFRunLoopExit = (1UL << 7),// 即將退出RunLoop
     kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
     };
     */
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        switch (activity) {
            case kCFRunLoopEntry:
                NSLog(@"RunLoop進(jìn)入");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeTimers:
                NSLog(@"RunLoop要處理Timers了");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeSources:
                NSLog(@"RunLoop要處理Sources了");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeWaiting:
                NSLog(@"RunLoop要休息了");
                break;
            case kCFRunLoopAfterWaiting:
                NSLog(@"RunLoop醒來了");
                break;
            case kCFRunLoopExit:
                NSLog(@"RunLoop退出了");
                break;
                
            default:
                break;
        }
    });
    
    // 給RunLoop添加監(jiān)聽者
    /*
     第一個(gè)參數(shù) CFRunLoopRef rl：要監(jiān)聽哪個(gè)RunLoop,這里監(jiān)聽的是主線程的RunLoop
     第二個(gè)參數(shù) CFRunLoopObserverRef observer 監(jiān)聽者
     第三個(gè)參數(shù) CFStringRef mode 要監(jiān)聽RunLoop在哪種運(yùn)行模式下的狀態(tài)
     */
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
     /*
     CF的內(nèi)存管理（Core Foundation）
     凡是帶有Create、Copy、Retain等字眼的函數(shù)，創(chuàng)建出來的對(duì)象，都需要在最后做一次release
     GCD本來在iOS6.0之前也是需要我們釋放的，6.0之后GCD已經(jīng)納入到了ARC中，所以我們不需要管了
     */
    CFRelease(observer);
}

輸出

監(jiān)聽者監(jiān)聽RunLoop運(yùn)行狀態(tài)

可以看到，Observer確實(shí)用來監(jiān)聽RunLoop的狀態(tài)，包括喚醒，休息，以及處理各種事件。

八、RunLoop的執(zhí)行流程（處理邏輯）

我們先來看一下官方文檔RunLoop處理邏輯

官方文檔RunLoop處理邏輯

源碼解析

下面源碼僅保留了主流程代碼

// 共外部調(diào)用的公開的CFRunLoopRun方法，其內(nèi)部會(huì)調(diào)用CFRunLoopRunSpecific
void CFRunLoopRun(void) {   /* DOES CALLOUT */
    int32_t result;
    do {
        result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
        CHECK_FOR_FORK();
    } while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}

// 經(jīng)過精簡(jiǎn)的 CFRunLoopRunSpecific 函數(shù)代碼，其內(nèi)部會(huì)調(diào)用__CFRunLoopRun函數(shù)
SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) {     /* DOES CALLOUT */

    // 通知Observers : 進(jìn)入Loop
    // __CFRunLoopDoObservers內(nèi)部會(huì)調(diào)用 __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__
函數(shù)
    if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopEntry ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);
    
    // 核心的Loop邏輯
    result = __CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, previousMode);
    
    // 通知Observers : 退出Loop
    if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopExit ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);

    return result;
}

// 精簡(jiǎn)后的 __CFRunLoopRun函數(shù)，保留了主要代碼
static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, CFRunLoopModeRef previousMode) {
    int32_t retVal = 0;
    do {
        // 通知Observers：即將處理Timers
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeTimers); 
        
        // 通知Observers：即將處理Sources
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeSources);
        
        // 處理Blocks
        __CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
        
        // 處理Sources0
        if (__CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle)) {
            // 處理Blocks
            __CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
        }
        
        // 如果有Sources1，就跳轉(zhuǎn)到handle_msg標(biāo)記處
        if (__CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, 0, &voucherState, NULL)) {
            goto handle_msg;
        }
        
        // 通知Observers：即將休眠
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeWaiting);
        
        // 進(jìn)入休眠，等待其他消息喚醒
        __CFRunLoopSetSleeping(rl);
        __CFPortSetInsert(dispatchPort, waitSet);
        do {
            __CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY, &voucherState, &voucherCopy);
        } while (1);
        
        // 醒來
        __CFPortSetRemove(dispatchPort, waitSet);
        __CFRunLoopUnsetSleeping(rl);
        
        // 通知Observers：已經(jīng)喚醒
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopAfterWaiting);
        
    handle_msg: // 看看是誰喚醒了RunLoop，進(jìn)行相應(yīng)的處理
        if (被Timer喚醒的) {
            // 處理Timer
            __CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time());
        }
        else if (被GCD喚醒的) {
            __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
        } else { // 被Sources1喚醒的
            __CFRunLoopDoSource1(rl, rlm, rls, msg, msg->msgh_size, &reply);
        }
        
        // 執(zhí)行Blocks
        __CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
        
        // 根據(jù)之前的執(zhí)行結(jié)果，來決定怎么做，為retVal賦相應(yīng)的值
        if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
            retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
        } else if (timeout_context->termTSR < mach_absolute_time()) {
            retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
        } else if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {
            __CFRunLoopUnsetStopped(rl);
            retVal = kCFRunLoopRunStopped;
        } else if (rlm->_stopped) {
            rlm->_stopped = false;
            retVal = kCFRunLoopRunStopped;
        } else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(rl, rlm, previousMode)) {
            retVal = kCFRunLoopRunFinished;
        }
        
    } while (0 == retVal);
    
    return retVal;
}

上述源碼中，相應(yīng)處理事件函數(shù)內(nèi)部還會(huì)調(diào)用更底層的函數(shù)，內(nèi)部調(diào)動(dòng)才是真正處理事件的函數(shù)。

RunLoop的執(zhí)行流程可以用下面這幅圖來表示，RunLoop重復(fù)做著這些事情，圖中的序號(hào)就是RunLoop的執(zhí)行步驟。

RunLoop的執(zhí)行流程

相關(guān)解釋:

• Source0: 觸摸事件處理, performSelector:onThread:
• Source1: 基于Port的線程間通信, 系統(tǒng)事件捕捉
• Timers: NSTimers, performSelector:withObject:afterDelay:
• Observers: 用于監(jiān)聽RunLoop的狀態(tài), UI刷新(BeforWaiting), Autorelease pool(BeforeWaiting)

九、RunLoop的退出

1. 主線程銷毀RunLoop退出。
2. Mode中有一些Timer、Source、Observer，這些保證Mode不為空時(shí)RunLoop沒有空轉(zhuǎn)并且是在運(yùn)行的，當(dāng)Mode為空時(shí)，RunLoop會(huì)立即退出。
3. 我們?cè)趩?dòng)RunLoop的時(shí)候可以設(shè)置什么時(shí)候停止。

十、RunLoop的應(yīng)用

1、使用 RunLoop 控制線程生命周期(線程?；?

在我們的iOS程序中，開啟一個(gè)子線程執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候，它執(zhí)行完任務(wù)就會(huì)自行銷毀，等到再要執(zhí)行這樣的任務(wù)的時(shí)候，又要重新開啟子線程，如果經(jīng)常需要用到子線程，老是這樣開啟和銷毀子線程是比較耗費(fèi)資源的，這個(gè)時(shí)候?yàn)榱斯?jié)約資源，我們可以使用RunLoop來?；钭泳€程，提高性能，比如我們經(jīng)常用到的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求框架AFNetworking就是通過RunLoop?；罹€程來提高性能的。

下面是一個(gè)點(diǎn)擊屏幕就開啟一個(gè)子線程進(jìn)行打印的程序，為了監(jiān)聽線程是否掛了，我們創(chuàng)建一個(gè)繼承自NSThread的類，里面只做一件事情，就是dealloc方法里面打印它是否掛了。接著，我們?cè)邳c(diǎn)擊事件中開啟子線程打印。

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    QLThread *thread = [[QLThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(printThread) object:nil];
    [thread start];
}

- (void)printThread {
    NSLog(@"%s thread:%@",__func__, [NSThread currentThread]);
}

2019-06-21 22:28:07.166746+0800 RunLoop[64726:7390313] -[ViewController printThread] thread:<QLThread: 0x6000008df100>{number = 3, name = (null)}
2019-06-21 22:28:07.167628+0800 RunLoop[64726:7390313] -[QLThread dealloc]
2019-06-21 22:28:10.077604+0800 RunLoop[64726:7390336] -[ViewController printThread] thread:<QLThread: 0x6000008d10c0>{number = 4, name = (null)}
2019-06-21 22:28:10.078640+0800 RunLoop[64726:7390336] -[QLThread dealloc]

可以看到，點(diǎn)了兩次創(chuàng)建的兩個(gè)子線程打印完就掛了。接下來，我們就使用RunLoop來保住它的命看看。

#import "ViewController.h"
#import "QLThread.h"

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, strong) QLThread *thread;
@property (nonatomic, assign, getter=isStoped) BOOL stoped;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    //開啟一個(gè)子線程, 并運(yùn)行RunLoop
    self.thread = [[QLThread alloc] initWithBlock:^{
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        while (weakSelf && !weakSelf.isStoped) {
            [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
        }
    }];
    [self.thread start];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    if (self.thread) {
        [self performSelector:@selector(printThread) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
    }
}

// 子線程需要執(zhí)行的任務(wù)
- (void)printThread {
    NSLog(@"%s thread:%@",__func__, [NSThread currentThread]);
}

// 在子線程停止當(dāng)前線程的RunLoop
- (void)stop {
    if (!self.thread) return;
    [self performSelector:@selector(stopRunLoop) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}

// 停止RunLoop
- (void)stopRunLoop {
    self.stoped = YES;
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
    self.thread = nil;
}

// ?；罹€程
- (void)hold {
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
}

- (void)dealloc {
    [self stop];
}

@end

2019-06-21 23:53:36.232546+0800 RunLoop[71963:7473281] -[ViewController printThread] thread:<QLThread: 0x60000365d7c0>{number = 3, name = (null)}
2019-06-21 23:53:38.163183+0800 RunLoop[71963:7473281] -[ViewController printThread] thread:<QLThread: 0x60000365d7c0>{number = 3, name = (null)}
2019-06-21 23:53:39.309686+0800 RunLoop[71963:7473281] -[ViewController printThread] thread:<QLThread: 0x60000365d7c0>{number = 3, name = (null)}

可以看到，每次點(diǎn)擊屏幕執(zhí)行打印任務(wù)的子線程都是那個(gè)我們保住的那個(gè)子線程，而不是重新創(chuàng)建的子線程。

需要注意的是：創(chuàng)建子線程相關(guān)的RunLoop，在子線程中創(chuàng)建即可，并且RunLoop中至少要有一個(gè)Timer或一個(gè)Source保證RunLoop不會(huì)因?yàn)榭辙D(zhuǎn)而退出，因此在創(chuàng)建的時(shí)候直接加入，如果沒有加入Timer或者Source，或者只加入一個(gè)監(jiān)聽者，運(yùn)行程序會(huì)崩潰。

2、使用 RunLoop 解決NSTimer在滑動(dòng)時(shí)停止工作的問題

RunLoop有幾種模式, iOS中的定時(shí)器是在KCFRunLoopDefaultMode(默認(rèn)模式)下工作的, 當(dāng)我們?cè)赨IScrollView上滑動(dòng)時(shí), RunLoop就會(huì)切換成UITrackingRunLoopMode(界面跟蹤模式), 這個(gè)時(shí)候定時(shí)器就會(huì)停止工作.

解決這個(gè)問題, 我們只要把定時(shí)器添加到這兩種模式就可以了, 這樣定時(shí)器在這兩種模式下都可以工作了.

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
        NSLog(@"%d", ++count);
    }];
 // NSDefaultRunLoopMode、UITrackingRunLoopMode才是真正存在的模式
 // NSRunLoopCommonModes并不是一個(gè)真的模式，它只是一個(gè)標(biāo)記
// timer能在_commonModes數(shù)組中存放的模式下工作
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

3、使用 RunLoop 監(jiān)控卡頓

導(dǎo)致卡頓的幾種原因:

• 復(fù)雜 UI、圖文混排的繪制量過大
• 在主線程上做網(wǎng)絡(luò)同步請(qǐng)求
• 在主線程做大量的 IO 操作
• 運(yùn)算量過大, CPU 持續(xù)高占用
• 死鎖和主子線程搶鎖

對(duì)于 iOS 開發(fā)來說, 監(jiān)控卡頓就是要去找到主線程上都做了哪些事. 線程的消息事件是依賴 RunLoop 的, 所以從 RunLoop 入手, 就可以知道主線程上都調(diào)用了哪些方法. 我們通過監(jiān)聽 RunLoop 的狀態(tài), 就能夠發(fā)現(xiàn)調(diào)用方法是否執(zhí)行時(shí)間過長(zhǎng), 從而判斷出是否會(huì)出現(xiàn)卡頓.

如果 RunLoop 的線程, 進(jìn)入睡眠前方法的執(zhí)行時(shí)間過長(zhǎng)而導(dǎo)致無法進(jìn)入睡眠, 或者線程喚醒后接收消息時(shí)間過長(zhǎng)而導(dǎo)致無法進(jìn)入下一步的話, 就可以認(rèn)為是線程受阻了. 如果這個(gè)線程是主線程的話, 表現(xiàn)出來的就是出現(xiàn)了卡頓.

我們利用 RunLoop 監(jiān)控卡頓, 就是要關(guān)注這兩個(gè)階段. RunLoop在進(jìn)入睡眠前和喚醒后的兩個(gè) loop 狀態(tài)定義的值, 分別是 kCFRunLoopBeforeSource 和 kCFRunLoopAfterWaiting, 也就是觸發(fā) Source0 回調(diào)和接收 mach_port 消息兩個(gè)狀態(tài).

4、自動(dòng)釋放池

Timer和Souce也是一些變量，需要占用一部分內(nèi)存，所以要釋放掉，如果不釋放掉，就會(huì)一直積累，占用的內(nèi)存就會(huì)越來越大。那么這些什么時(shí)候釋放，怎么釋放呢？

RunLoop內(nèi)部有一個(gè)自動(dòng)釋放池，當(dāng)RunLoop開啟時(shí)，就會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)自動(dòng)釋放池，當(dāng)RunLoop在休息之前會(huì)釋放掉自動(dòng)釋放池的東西，然后重新創(chuàng)建一個(gè)新的空的自動(dòng)釋放池。

最后記得再回顧一下開胃面試題

持續(xù)優(yōu)化中...