????????????????????????????????????ios RunLoop詳解

一、概述

一般來說,一個(gè)線程只能執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，執(zhí)行完就會(huì)退出。如果我們需要一種機(jī)制,讓線程能隨時(shí)處理任務(wù)但不退出,那么RunLoop就是這樣的一種機(jī)制。RunLoop是事件接收和分發(fā)機(jī)制的一個(gè)實(shí)現(xiàn)。RunLoop實(shí)際上是一個(gè)對象,這個(gè)對象在循環(huán)中用來處理程序運(yùn)行過程中的各種事件(比如說觸摸事件、UI刷新事件、定時(shí)器事件、Selector事件)，從而保持程序的持續(xù)運(yùn)行。而且在沒有事件處理的時(shí)候,會(huì)進(jìn)入睡眠模式，從而節(jié)省CPU資源,提高程序性能。

二、RunLoop基本運(yùn)用

1.保持程序持續(xù)運(yùn)行

程序一啟動(dòng)就會(huì)開啟一個(gè)主線程,主線程一開起來就會(huì)跑一個(gè)主線程對應(yīng)的RunLoop,RunLoop保證主線程不會(huì)被銷毀,也就保證了程序的持續(xù)運(yùn)行。

2.處理程序的各種事件

比如:觸摸事件、UI刷新事件、定時(shí)器事件、Selector事件。

3.節(jié)省CPU資源,提高程序性能

程序運(yùn)行起來時(shí)，當(dāng)什么操作都沒有的時(shí)候，RunLoop就告訴CPU,這時(shí)CPU就會(huì)將其資源釋放出來去做其他事情,當(dāng)有事情做的時(shí)候RunLoop就會(huì)立馬起來去做事情。我們通過一張圖來簡單看一下RunLoop內(nèi)部原理:

可以看出,RunLoop在跑圈的過程中,當(dāng)接收到input sources或者Timer sources時(shí)就會(huì)交給對應(yīng)的處理方式去處理。當(dāng)沒有事件傳入時(shí),RunLoop就休息了。

三、RunLoop的開啟

大家應(yīng)該都知道程序的入口是main函數(shù),ios程序的入口也是main函數(shù):

程序主線程一開起來,就會(huì)跑一個(gè)和主線程對應(yīng)的RunLoop,那么RunLoop一定是在程序的入口main函數(shù)中開啟。

其中main函數(shù)中的UIApplicationMain函數(shù):

我們發(fā)現(xiàn)它返回的是一個(gè)int類型的值,那么我們對main函數(shù)做一些修改:

運(yùn)行程序,我們看打印臺(tái):

我們發(fā)現(xiàn)只會(huì)打印開始,不會(huì)打印結(jié)束。說明在UIApplicationMain函數(shù)中,自動(dòng)開啟了一個(gè)與主線程相關(guān)的RunLoop,導(dǎo)致UIApplicationMain不會(huì)返回,一直處在運(yùn)行中,也就保證了程序的持續(xù)運(yùn)行。

四、RunLoop對象

1.獲得RunLoop對象

五、RunLoop和線程

1.RunLoop和線程之間的關(guān)系

(1)每條線程都有唯一的一個(gè)與之對應(yīng)的RunLoop對象。

(2)主線程的RunLoop系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建,子線程的RunLoop需要手動(dòng)創(chuàng)建。

(3)RunLoop在第一次獲取時(shí)創(chuàng)建,銷毀于線程結(jié)束時(shí)。

2.主線程相關(guān)聯(lián)的RunLoop的創(chuàng)建(系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建)

主線程創(chuàng)建RunLoop源碼：

3.創(chuàng)建與子線程相關(guān)聯(lián)的RunLoop(手動(dòng)創(chuàng)建)

蘋果不允許直接創(chuàng)建RunLoop,它只提供了四個(gè)自動(dòng)獲取的函數(shù)，如上述Tip四所示。

子線程創(chuàng)建RunLoop源碼:

可以看出,線程和RunLoop之間是一一對應(yīng)的,其關(guān)系是保存在一個(gè)全局的NSDictionary里。子線程剛創(chuàng)建時(shí)并沒有RunLoop,需主動(dòng)創(chuàng)建獲取。RunLoop的創(chuàng)建是發(fā)生在第一次獲取時(shí),其銷毀于線程結(jié)束時(shí)。

六、RunLoop相關(guān)類

CoreFundation中關(guān)于RunLoop的五個(gè)類:

CFRunLoopRef //獲得當(dāng)前RunLoop和主RunLoop

CFRunLoopModeRef? //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)器時(shí)間

CFRunLoopObserverRef //觀察者

該五大類的關(guān)系如圖所示:

1.CFRunLoopModeRef

一個(gè)RunLoop包含若干個(gè)Mode,每個(gè)Mode又包含Source/Observer/Timer。每次調(diào)用RunLoop的主函數(shù)時(shí),只能指定其中一個(gè)Mode,這個(gè)Mode被稱為currentMode。如果要切換Mode,只能先退出RunLoop,再重新指定一個(gè)Mode進(jìn)入。

在CoreFundation中,系統(tǒng)默認(rèn)注冊了5個(gè)Mode,其中常見的有第一種和第二種:

1. kCFRunLoopDefaultMode：App的默認(rèn)Mode，通常主線程是在這個(gè)Mode下運(yùn)行

2. UITrackingRunLoopMode：界面跟蹤 Mode，用于 ScrollView 追蹤觸摸滑動(dòng)，保證界面滑動(dòng)時(shí)不受其他 Mode 影響

3. UIInitializationRunLoopMode: 在剛啟動(dòng) App 時(shí)第進(jìn)入的第一個(gè) Mode，啟動(dòng)完成后就不再使用

4. GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系統(tǒng)事件的內(nèi)部 Mode，通常用不到

5. 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)間調(diào)用一個(gè)方法時(shí),此時(shí)若滑動(dòng)UIScrollView,NSTimer就會(huì)暫停。當(dāng)我們停止滑動(dòng)以后,NSTimer又會(huì)重新恢復(fù)。我們通過一段代碼來看一下:

可以看出,當(dāng)我們滑動(dòng)UIScrollView時(shí),NSTimer的計(jì)時(shí)器方法不管用了。是因?yàn)镸ode的切換導(dǎo)致的，我們在主線程中的RunLoop中添加NSTimer,雖然設(shè)置了其Mode為NSRunLoopCommonModes(我們知道該Mode只是一個(gè)占位用的),但此時(shí)主線程中的RunLoop的Mode仍為kCFRunLoopDefaultMode(默認(rèn))。那么當(dāng)我們滑動(dòng)UIScrollView時(shí),RunLoop的Mode會(huì)切換到UITrackingRunLoopMode,因此之前Mode中的Timer就停止調(diào)用了，進(jìn)而處理新Mode中的Source。當(dāng)停止滑動(dòng)時(shí),RunLoop中的Mode又切換為老的Mode,繼續(xù)處理其中的Timer。

2.CFRunLoopSourceRef

Source分為兩種:

第一種:非基于Port的,用于用戶主動(dòng)觸發(fā)的事件(如UIButton點(diǎn)擊)。

第二種:基于Port的,通過內(nèi)核與其他線程相互發(fā)送消息。

3.CFRunLoopObserverRef

能夠監(jiān)聽RunLoop的運(yùn)行狀態(tài),通過一段代碼來看一下:

七、RunLoop退出

(1)主線程銷毀,RunLoop退出。

(2)當(dāng)Mode中的Timer,Source,Observer為空時(shí),RunLoop會(huì)立刻退出。

(3)在啟動(dòng)RunLoop的時(shí)候可以設(shè)置什么時(shí)候停止。

八、與RunLoop相關(guān)的常見問題

1.事件響應(yīng)和手勢識(shí)別底層處理是否一致?

事件響應(yīng):

蘋果注冊了一個(gè)Source1用來接收系統(tǒng)事件,其回調(diào)函數(shù)為__IOHIDEventSystemClientQueueCallBack()。當(dāng)一個(gè)硬件事件(觸摸,鎖屏,搖晃)發(fā)生后,首先由IOKit.framework生成一個(gè)IOHIDEvent事件,并由SpringBoard接收。SpringBoard只接收按鍵,觸摸,加速,傳感器等幾種Event,隨后SpringBoard用mach port轉(zhuǎn)發(fā)給需要的App進(jìn)程。隨后蘋果注冊過的Source1就會(huì)先觸發(fā)回調(diào)函數(shù),然后調(diào)用函數(shù)_UIApplicationHandleEventQueue()進(jìn)行應(yīng)用內(nèi)部的分發(fā)。_UIApplicationHandleEventQueue()會(huì)把IOHIDEvent事件處理并包裝成UIEvent處理或分發(fā)。通常事件比如UIButton點(diǎn)擊,touchBegin/Move/End/Cancel事件都是在這個(gè)回調(diào)中完成的。

手勢識(shí)別:

當(dāng)_UIApplicationHandleEventQueue()接收到一個(gè)手勢(Gesture)時(shí),首先會(huì)調(diào)用Cancel將當(dāng)前的touchBegin/Move/End系列回調(diào)打斷,隨后系統(tǒng)將手勢標(biāo)記為待處理。蘋果注冊了一個(gè)Observer監(jiān)測BeforeWaiting(Loop即將進(jìn)入休眠),這個(gè)Observer的回調(diào)函數(shù)是_UIGestureRecognizerUpdateObserver(),該函數(shù)內(nèi)部會(huì)獲取所有被標(biāo)記為等待處理的手勢,并執(zhí)行手勢的回調(diào)。

2.界面刷新時(shí),是在什么時(shí)候真正進(jìn)行刷新,為什么會(huì)刷新不及時(shí)?

當(dāng)在操作UI時(shí),比如改變了Frame、更新了UIView/CALayer的層次時(shí)、或者是調(diào)用了UIView/CALayer的setNeedsLayout/setNeedsDisplay方法后,這個(gè)UIView/CALayer就會(huì)被標(biāo)記為待處理,并被提交到一個(gè)全局的容器去。

蘋果注冊了一個(gè)Observer監(jiān)聽BeforeWaiting(即將進(jìn)入休眠)和Exit(即將退出Loop),回調(diào)去執(zhí)行一個(gè)很長的函數(shù)_ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv()。這個(gè)函數(shù)里會(huì)遍歷所有等待處理的UIView/CALayer以執(zhí)行實(shí)際的繪制和調(diào)整，并更新UI界面。因此界面刷新不是在setNeedsLayout后就會(huì)立即執(zhí)行的。

3.程序運(yùn)行過程中,總是伴隨著多次自動(dòng)釋放池的創(chuàng)建和銷毀,這些是在什么時(shí)候發(fā)生的?

App啟動(dòng)后,蘋果在主線程RunLoop里注冊了2個(gè)Observer,其回調(diào)都是_wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandle(),

第一個(gè)Observer監(jiān)視的事件是Entry(即將進(jìn)入Loop), 其回調(diào)會(huì)調(diào)用_objc_autoreleasePoolPush()自動(dòng)創(chuàng)建釋放池。其order是-2147483647,優(yōu)先級最高,