iOS- Runloop淺談

最近項(xiàng)目完成年前的時(shí)間也比較輕松，對一些知識就行總結(jié)。今天總結(jié)的是Runloop.
對于Runloop，在平時(shí)項(xiàng)目中用的多嗎？為毛，有時(shí)候一個(gè)項(xiàng)目都看不見一個(gè)Runloop的關(guān)鍵詞，但面試還一直不斷的問？那是因?yàn)槲覀兤鋵?shí)使用了它，但它并不是以NSRunloop出現(xiàn)的，而是以其他的一些形式出現(xiàn)。

我們就以最明顯的主線程來引出Runloop

int main(int argc, char * argv[]) {
    NSString * appDelegateClassName;
    @autoreleasepool {
        // Setup code that might create autoreleased objects goes here.
        appDelegateClassName = NSStringFromClass([AppDelegate class]);
    }
    return UIApplicationMain(argc, argv, nil, appDelegateClassName);
}

這段代碼絕對見過吧，但是點(diǎn)進(jìn)去看過它具體是怎么實(shí)現(xiàn)的嗎？
就和網(wǎng)上寫的方法，我們打印一下看看結(jié)果。

NSLog(@"開始");
    int num=UIApplicationMain(argc, argv, nil, appDelegateClassName);
    NSLog(@"結(jié)束");

輸出為:2021-01-29 11:11:00.388412+0800 RuntimeDemo[1174:38507] 開始

沒打印出結(jié)束，這說明這個(gè)函數(shù)它就一直沒結(jié)束。具體為什么沒執(zhí)行完的原因是下面這段代碼。

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

看不懂do里面的代碼沒關(guān)系，到do-while總能看的懂吧，這是不是就可以回答了為什么一直沒結(jié)束了。因?yàn)樗莻€(gè)死循環(huán)啊，就算地球爆炸它也會一直執(zhí)行下去的啊。
好，這算是引出Runloop了，下面我們從易到難來看看Runloop的實(shí)現(xiàn)和底層原理。

什么是Runloop

runloop是通過內(nèi)部維護(hù)的事件循環(huán)來對事件/消息進(jìn)行管理的對象。

Runloop的使用

先來個(gè)簡單的代碼實(shí)現(xiàn)

self.num=0;
    NSTimer *time=[NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timebtnclick) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:time forMode:NSDefaultRunLoopMode];
-(void)timebtnclick{
    
    self.num++;
    NSLog(@"---%ld",self.num);
}

這就是一個(gè)簡單的runloop。上面的NSTime不用說，我們來看看添加time到runloop時(shí)的參數(shù)。
1.[[NSRunLoop currentRunLoop] ：獲取當(dāng)前runloop，在這也沒創(chuàng)建其他的線程和runloop，在上面提到了，app主線程本身就是一個(gè)死循環(huán)的runloop，所以獲取的這個(gè)必然就是主任務(wù)。
2.time：這個(gè)就是所需的時(shí)間。至于為什么要添加time，先不著急，下面會一張圖就明白了。
3.Mode：NSDefaultRunLoopMode NSRunLoopCommonModes UITrackingRunLoopMode
我們先來看上面三個(gè)model。

假如現(xiàn)在在uiview視圖上面添加一個(gè)滑動視圖，然后就會發(fā)現(xiàn)在滑動這個(gè)視圖的時(shí)候，是不會打印出結(jié)果的。下面先來看這個(gè)圖
截屏2021-01-29 下午3.10.20.png

我們設(shè)置的是默認(rèn)模式NSDefaultRunLoopMode，當(dāng)滑動視圖的時(shí)候，它進(jìn)入的是UI模式的也就是UITrackingRunLoopMode，所以它肯定就不會有打印出來。 UI模式它的調(diào)起是有UI的點(diǎn)擊事件觸發(fā)的。
如果想要滑動的時(shí)候也運(yùn)行runloop，我們是不是可以這樣寫 
self.num=0;
    NSTimer *time=[NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timebtnclick) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:time forMode:UITrackingRunLoopMode];
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:time forMode:NSDefaultRunLoopMode];

同時(shí)把time添加到了默認(rèn)模式和UI模式。這個(gè)運(yùn)行起來也沒什么問題。但 NSRunLoopCommonModes可能更方便。

self.num=0;
    NSTimer *time=[NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timebtnclick) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:time forMode:NSRunLoopCommonModes];
Runloop應(yīng)用

還是和之前一樣，我們先來看它的應(yīng)用然后在看底層的原理

常駐線程
子線程執(zhí)行完操作以后就會立即釋放。即使強(qiáng)引用子線程也不能給子線程添加操作。下面我們來看段代碼

-(IBAction)btnclick:(UIButton *)sender{
    
    [self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    
    //創(chuàng)建子線程并開啟
    NSThread *thread=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(show) object:nil];
    self.thread=thread;
    [thread start];
    
}
-(void)show{
    
    //添加一個(gè)端口
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    
//    //添加timer
//    NSTimer *timer=[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0f target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];
//    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    //創(chuàng)建監(jiān)聽者
    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;
                }
    });
    //添加監(jiān)聽者
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
    //開啟runloop
    [[NSRunLoop currentRunLoop]run];
    CFRelease(observer);
}

-(void)test{
    NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
}

點(diǎn)擊屏幕開啟子線程并開啟Runloop，然后點(diǎn)擊button，我們看看打印結(jié)果

2021-03-19 16:18:15.170791+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop進(jìn)入
2021-03-19 16:18:15.171060+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要處理Timers了
2021-03-19 16:18:15.171230+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要處理Sources了
2021-03-19 16:18:15.171343+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要休息了
2021-03-19 16:18:31.043323+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop醒來了
2021-03-19 16:18:31.043712+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要處理Timers了
2021-03-19 16:18:31.043828+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要處理Sources了
2021-03-19 16:18:31.044092+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] <NSThread: 0x283b1d540>{number = 7, name = (null)}
2021-03-19 16:18:31.044213+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop退出了
2021-03-19 16:18:31.044474+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop進(jìn)入
2021-03-19 16:18:31.044588+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要處理Timers了
2021-03-19 16:18:31.044681+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要處理Sources了
2021-03-19 16:18:31.044776+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要休息了

發(fā)現(xiàn)runloop處于休眠狀態(tài)。
圖片下載
把setImage放到NSDefaultRunLoopMode去做，在滑動的時(shí)候并不會去調(diào)用復(fù)制圖片的方法，而是等到歡動完畢切換到NSDefaultRunLoopMode下才去調(diào)用。

[self.img performSelector:@selector(setImage:) withObject:image afterDelay:0 inModes:[NSDefaultRunLoopMode]];
//上面?zhèn)鬟f過來的image
-(void)setImage:(UIImgae *)image{

}

滾動的ScrollView導(dǎo)致定時(shí)器失效
在界面上有一個(gè)滾動視圖，如果執(zhí)行一個(gè)定時(shí)器執(zhí)行時(shí)間，在滾動過程中定時(shí)器會失效。這個(gè)時(shí)候，我們可以把timer注冊到NSRunLoopCommonModes，[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
使用GCD創(chuàng)建定時(shí)器，GCD創(chuàng)建的定時(shí)器不會受到runloop的影響
監(jiān)測卡頓
卡頓檢測在這里先不說，我把它規(guī)劃到性能優(yōu)化中去了。
自動釋放池
Runloop內(nèi)部有一個(gè)自動釋放池，當(dāng)Runloop開啟時(shí)，就會自動創(chuàng)建一個(gè)自動釋放池，當(dāng)Runloop休眠之前會釋放掉自動釋放池的東西，然后重新創(chuàng)建一個(gè)新的空的自動釋放池，當(dāng)runloop被喚醒執(zhí)行時(shí)Timer source等新的時(shí)間會被放到新的自動釋放池中，當(dāng)runloop退出的時(shí)候也會被釋放。
只有主線程的runloop會默認(rèn)啟動，意味著會自動創(chuàng)建自動釋放池，子線程需要在線程調(diào)度方法中手動的添加自動釋放池。

Runloop的底層原理

Runloop是什么？
Runloop可以理解為運(yùn)行循環(huán)，是線程內(nèi)一個(gè)運(yùn)行時(shí)間處理和響應(yīng)傳入事件的一個(gè)循環(huán)。它的作用就是為了在有事件到達(dá)時(shí)喚醒線程一處理各種事件，事件處理完讓進(jìn)入休眠節(jié)省CPU資源。
runloop和線程的關(guān)系
線程的作用是用來執(zhí)行一個(gè)或者多個(gè)任務(wù)的，在默認(rèn)情況下，線程執(zhí)行完之后就會銷毀，那假如我不希望它銷毀，該怎么辦呢？這也就是我們在一開始提到的線程?；?。
1.一條線程對應(yīng)一個(gè)Runloop對象，每條線程都有唯一一個(gè)和他對應(yīng)的Runloop對象
2.主線程的Runloop系統(tǒng)已經(jīng)自動創(chuàng)建好了，子線程的Runloop需要主動創(chuàng)建
3.Runloop在第一獲取時(shí)創(chuàng)建，在線程結(jié)束時(shí)銷毀。
4.Runloop并不保證線程的安全。我們只能在當(dāng)前線程內(nèi)部操作當(dāng)前項(xiàng)城的runloop對象，而不能再當(dāng)前線程內(nèi)部去操作其他線程的runloop對象。
上面說了runloop和線程的關(guān)系，下面我們來看看runloop的中的幾個(gè)相關(guān)類。

runloop結(jié)構(gòu).png

這張圖是不是經(jīng)常見到，它很好的描述了runloop幾個(gè)相關(guān)類的關(guān)系。

CFRunLoopRef：代表 RunLoop 的對象
CFRunLoopModeRef：代表 RunLoop 的運(yùn)行模式
CFRunLoopSourceRef：就是 RunLoop 模型圖中提到的輸入源 / 事件源
CFRunLoopTimerRef：就是 RunLoop 模型圖中提到的定時(shí)源
CFRunLoopObserverRef：觀察者，能夠監(jiān)聽 RunLoop 的狀態(tài)改變

一個(gè)Runloop對象包含了若干個(gè)運(yùn)行模式Model，而在運(yùn)行模式下有包含了若干個(gè)輸入源(CFRunLoopSourceRef)、定時(shí)源、觀察者。
每次runloop啟動時(shí)，只能指定其中一個(gè)運(yùn)行模式，這個(gè)運(yùn)行模式被稱作當(dāng)前運(yùn)行模式。
如果需要切換運(yùn)行模式，只能退出當(dāng)前的loop，在重新指定一個(gè)運(yùn)行模式。

知道了runloop的結(jié)構(gòu)，我們來具體看看每一個(gè)具體是什么？又是怎么實(shí)現(xiàn)的。
Observer事件
是觀察者，每個(gè) Observer都包含了一個(gè)回調(diào)（函數(shù)指針），當(dāng) RunLoop 的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，觀察者就能通過回調(diào)接受到這個(gè)變化?？梢杂^察的時(shí)間點(diǎn)有下面幾個(gè)：

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry         = (1UL << 0), // 即將進(jìn)入Loop
    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Loop
};

Timer事件
延遲的performSelector，延遲的dispatch_after，基于時(shí)間的觸發(fā)器，可以與NSTimer進(jìn)行轉(zhuǎn)換
Source事件
1.Source0事件：非基于port的處理事件，不能主動喚醒休眠中的runloop，需要手動觸發(fā)。觸摸屏幕時(shí)，屏幕表面的事件會先包裝成Event，event先告訴source1，source1喚醒runloop，然后將事件event分發(fā)給source0，然后由source0來處理。
2.Source1事件：基于mach_port的，來自系統(tǒng)內(nèi)核或其他進(jìn)程或線程的事件，可以主動的喚醒休眠中的Runloop
block事件
費(fèi)延遲的performSelector，非延遲的dispatch_after，block回調(diào)。
Main_Dispatch_Queue事件
GCD中main queue的block會被dispatch到main loop執(zhí)行。
知道了上面這些知識點(diǎn)，我們再來看下Runloop的處理邏輯流程圖。

流程圖.png

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