iOS开发多线程-RunLoop

Posted 2020-09-27 cathy0913

 

一、什么是RunLoop

  1.从字面意思看

    1)运行循环

    2)跑圈

  2.基本作用

    1)保持程序的持续运行

    2)处理App中的各种事件(比如触摸事件、定时器事件、Selector事件)

    3)节省CPU资源,提高程序性能:该做事时做事,该休息时休息

    4)......

  3.如果没有RunLoop

   

    说明:没有RunLoop的情况下,程序执行到第3行后程序就结束了

  4.如果有了RunLoop

  

  说明:有RunLoop的情况下,由于main函数里面启动了个RunLoop,所以程序并不会马上退出,保持持续运行状态

  5.main函数中的RunLoop

  1)第14行代码UIApplicationMain函数内部就启动了一个RunLoop,

  2)所以UIApplicationMain函数一直没有返回, 保持了程序的持续运行,

  3)这个默认启动的RunLopp是跟主线程相关联的

二、RunLoop对象

  1.ios中有2tAPI来访问和使用RunLoop

    1)Foundation 框架

      NSRunLoop

    2)Core Foundation

     CFRunLoopRef

  2.NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop对象

  3.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)

三、RunLoop资料

  1.苹果官方文档

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

  2.CFRunLoopRef是开源的

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

四、RunLoop与线程

  1.每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象

  2.主线程的RunLoop已经自动创建好了，子线程的RunLoop需要主动创建

  3.RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁

  4.获取RunLoop对象

  1)Foundation

 

[objc] view plain copy

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

  2)Core Foundation

 

 

[objc] view plain copy

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

 代码示例:  

 

[objc] view plain copy

1. #import "ViewController.h"  
2.   
3. @interface ViewController ()  
4.   
5. @end  
6.   
7. @implementation ViewController  
8.   
9. - (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event  
10. {  
11.     // NSRunLoop 主线程对应的RunLoop对象  
12.     NSRunLoop *mainRunLoop = [NSRunLoop mainRunLoop];  
13.     NSLog(@"mainRunLoop = %@", mainRunLoop);  
14.       
15.     // NSRunLoop 获得当前方法所在线程对应的RunLoop  
16.     NSRunLoop *currentRunLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];  
17.     NSLog(@"currentRunLoop = %@", currentRunLoop);  
18.       
19.     // CFRunLoopRef 主线程对应的RunLoop对象  
20.     CFRunLoopRef cfMainRunLoop = CFRunLoopGetMain();  
21.     NSLog(@"cfMainRunLoop = %@", cfMainRunLoop);  
22.     // CFRunLoopRef 获得当前方法所在线程对应的RunLoop  
23.     CFRunLoopRef cfCurrentRunLoop = CFRunLoopGetCurrent();  
24.     NSLog(@"cfCurrentRunLoop = %@", cfCurrentRunLoop);  
25.       
26.     // 开启一条子线程  
27.     NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];  
28.       
29.     [thread start];  
30. }  
31.   
32. - (void)run  
33. {  
34.     // 注意: 如果想给子线程添加RunLoop, 不能直接alloc init  
35. //    [[NSRunLoop alloc] init]; // 错误  
36.     // 只要调用currentRunLoop方法, 系统就会自动创建一个RunLoop, 添加到当前线程中  
37.     [NSRunLoop currentRunLoop]; // 这个方法是懒加载  
38. }  
39.   
40. @end  

 

 

  5.RunLoop相关类

 

 

    CoreFoundation中关于RunLoop的5个类

    1)CFRunLoopRef

    2)CFRunLoopModeRef

    3)CFRunLoopSourceRef

    4)CFRunLoopTimerRef

    5)CFRunLoopObserverRef

 

 

  6.CFRunLoopModeRef

 

    6.1 CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式

    1)一个 RunLoop包含若干个 Mode，每个Mode又包含若干个Source/Timer/Observer

    2)每次RunLoop启动时，只能指定其中一个 Mode，这个Mode被称作 CurrentMode

    3)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

 

   6.2系统默认注册了5个Mode:

    1)kCFRunLoopDefaultMode：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行

    2)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

    3)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

    4)GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode，通常用不到

    5)kCFRunLoopCommonModes: 这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode

代码示例:

[objc] view plain copy

1. #import "ViewController.h"  
2.   
3. @interface ViewController ()  
4.   
5. @property (nonatomic, strong) dispatch_source_t timer;  
6.   
7. @end  
8.   
9. @implementation ViewController  
10.   
11. - (void)viewDidLoad {  
12.     [super viewDidLoad];  
13. }  
14.   
15. // 演示函数调用栈:source0(用户主动触发)和source1  
16. - (IBAction)btnClick:(id)sender {  
17.     NSLog(@"%s", __func__);  
18. }  
19.   
20. - (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event  
21. {  
22. //    [self timer2];  
23.     // 开启后台线程执行timer2方法  
24. //    [self performSelectorInBackground:@selector(timer2) withObject:nil];  
25.     [self gcdTimer];  
26. }  
27.   
28. - (void)gcdTimer  
29. {  
30.     NSLog(@"%s", __func__);  
31.     /* 
32.      dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{ 
33.      NSLog(@"------2.0秒后执行-----"); 
34.      }); 
35.      */  
36.       
37.     // 创建一个定时器  
38.     /** 
39.      * 参数1: source的类型 DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER:定时器 
40.      * 参数2: 线程等信息 
41.      * 参数3: 对第二个参数的描述信息 
42.      * 参数4: 传递一个队列, 该队列对应了将来的回调方法在哪个线程中执行 
43.      */  
44.     dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_global_queue(0, 0));  
45.     // 对timer这个局部变量添加一个引用,以防止被释放  
46.     self.timer = timer;  
47.       
48.     // 设置定时器开始的时间和间隔的时间, 以及精准度  
49.     // 开始时间  
50. //    dispatch_time_t startTime = DISPATCH_TIME_NOW;  
51.     dispatch_time_t startTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3.0 * NSEC_PER_SEC);  
52.     // 间隔时间  
53.     uint64_t interval = 1.0 * NSEC_PER_SEC;  
54.     /** 
55.      *  参数1: 需要给哪个定时器设置 
56.      *  参数2: 定时器开始的时间 / DISPATCH_TIME_NOW 立即执行 
57.      *  参数3: 定时器开始之后的间隔时间 
58.      *  参数4: 定时器间隔执行的精准度, 传入0代表最精准(尽量的让定时器精准), 传入一个大于0的值, 代表多少秒的范围是可以接受的 
59.      *  参数4存在的意义: 主要是为了提高程序的性能 
60.      *  注意: Dispatch的定时器接收的时间是纳秒 
61.      */  
62.     dispatch_source_set_timer(timer, startTime, interval, 00 * NSEC_PER_SEC);  
63.       
64.     // 指定定时器的回调方法  
65.     dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{  
66.         NSLog(@"test-----%@", [NSThread currentThread]);  
67.     });  
68.       
69.     // 开启定时器(恢复)  
70.     dispatch_resume(timer);  
71.   
72. }  
73.   
74. - (void)timer1  
75. {  
76.     NSLog(@"-----start-----");  
77.     // 创建一个定时器  
78.     NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(show) userInfo:nil repeats:YES];  
79.       
80.     // 将NSTime添加到RunLoop中,并告诉系统,当前Timer只有在RunLoop的默认模式下才有效  
81. //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];  
82. //    // 将NSTime添加到RunLoop中,并告诉系统,当前Timer只有在RunLoop的默认模式下才有效  
83. //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];  
84.       
85.     // 将NSTimer添加到RunLoop中, 并且告诉系统, 在所有被"标记"common的模式都可以运行  
86.     /* 
87.      common modes = <CFBasicHash 0x7fc0b8615250 [0x104be7180]>{type = mutable set, count = 2, 
88.      entries => 
89.      0 : <CFString 0x1058bae50 [0x104be7180]>{contents = "UITrackingRunLoopMode"} 
90.      2 : <CFString 0x104bc3080 [0x104be7180]>{contents = "kCFRunLoopDefaultMode"} 
91.      } 
92.      UITrackingRunLoopMode和kCFRunLoopDefaultMode都被标记为了common模式, 所以只需要将timer的模式设置为forMode:NSRunLoopCommonModes, 就可以在默认模式和追踪模式都能够运行 
93.      */  
94.     [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];  
95. }  
96.   
97. - (void)timer2  
98. {  
99.     // 注意: 如果是通过scheduledTimerWithTimeInterval创建的NSTimer, 默认就会添加到RunLoop得DefaultMode中 , 所以它会自动运行  
100.     NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(show) userInfo:nil repeats:YES];  
101.     // 虽然默认已经添加到DefaultMode中, 但是我们也可以自己修改它的模式  
102.     [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];  
103.       
104.     // 开启子线程对应的RunLoop  
105.     /** 
106.      *  注意: 
107.      *      1)如果是子线程,那么需要手动创建子线程对应的RunLoop 
108.      *      2)子线程对应的RunLoop还需要手动开启 
109.      */  
110.     [[NSRunLoop currentRunLoop] run];  
111. }  
112.   
113. - (void)show  
114. {  
115.     NSLog(@"%s-----%@", __func__, [NSThread currentThread]);  
116. }  
117. @end  

 

  7.CFRunLoopSourceRef

 

    7.1 CFRunLoopSourceRef是事件源（输入源）

    7.2 以前的分法

      1) Port-BasedSources

      2) Custom InputSources

      3) Cocoa PerformSelector Sources

    7.3 现在的分法

      1)Source0：非基于Port的，用于用户主动触发的事件

      2)Source1：基于Port的，通过内核和其它线程相互发送消息

 

  8.CFRunLoopTimerRef

 

    1)CFRunLoopTimerRef是基于时间的触发器

    2)基本上说的就是NSTimer，它会受到runloop的mode的影响

    3)GCD的定时器不受Runloop的mode的影响

 

 

  9.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

 

  10. CFRunLoopObserverRef

    10.1 添加Observer

 

[objc] view plain copy

1. // 创建observer  
2. CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {  
3.     NSLog(@"----监听到RunLoop状态发生改变---%zd", activity);  
4. });  
5.   
6. // 添加观察者：监听RunLoop的状态  
7. CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);  
8.   
9. // 释放Observer  
10. CFRelease(observer);  

代码示例:

 

[objc] view plain copy

1. #import "ViewController.h"  
2.   
3. @interface ViewController ()  
4.   
5. @end  
6.   
7. @implementation ViewController  
8.   
9. // 当手指触摸控制器View的时候,调用该方法  
10. - (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event  
11. {  
12.     // 创建Observer  
13.     /** 
14.      *  参数1: 指定如果给Observer分配存储空间 
15.      *  参数2: 需要监听的状态类 
16.      *       kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),         即将启动(进入)的时候 
17.      *       kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),  即将处理timer事件 
18.      *       kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), 即将处理source事件 
19.      *       kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), 即将进入睡眠 
20.      *       kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),  RunLoop被唤醒 
21.      *       kCFRunLoopExit = (1UL << 7),          RunLoop退出 
22.      *       kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU 监听所有状态 
23.      * 
24.      */  
25.     CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {  
26.         switch (activity) {  
27.             case kCFRunLoopEntry:  
28.                 NSLog(@"即将进入RunLoop");  
29.                 break;  
30.             case kCFRunLoopBeforeTimers:  
31.                 NSLog(@"即将处理timer");  
32.                 break;  
33.             case kCFRunLoopBeforeSources:  
34.                 NSLog(@"即将处理source");  
35.                 break;  
36.             case kCFRunLoopBeforeWaiting:  
37.                 NSLog(@"即将进入睡眠");  
38.                 break;  
39.             case kCFRunLoopAfterWaiting:  
40.                 NSLog(@"RunLoop刚从睡眠中唤醒");  
41.                 break;  
42.             case kCFRunLoopExit:  
43.                 NSLog(@"RunLoop即将退出");  
44.                 break;  
45.             default:  
46.                 break;  
47.         }  
48.     });  
49.       
50.     // 给主线程的RunLoop添加一个观察者,要监听的是RunLoop的哪种运行模式  
51.     /** 
52.      *  参数1: 需要给哪个RunLoop添加观察者 
53.      *  参数2: 需要添加的Observer对象 
54.      *  参数3: 在哪种模式下可以监听 kCFRunLoopDefaultMode == NSDefaultRunLoopMode 
55.      */  
56.     CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);  
57.       
58.     // 释放对象  
59.     CFRelease(observer);  
60.       
61.     [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(show) userInfo:nil repeats:YES];  
62.       
63. }  
64.   
65. - (void)show{  
66.     NSLog(@"%s", __func__);  
67. }  
68.   
69. @end  

打印查看:

 

五、CF的内存管理（CoreFoundation）

 

 

  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

    比如CFRunLoopObserverCreate

    release函数：CFRelease(对象);

 

六、RunLoop处理逻辑

  1.官方版本

 

  2.网友整理版本

七、RunLoop应用

 

  1.NSTimer

  2.ImageView显示

  3.PerformSelector

  4.常驻线程

  5.自动释放池

代码示例:

[objc] view plain copy

1. #import "ViewController.h"  
2.   
3. @interface ViewController ()  
4.   
5. @property (weak, nonatomic) IBOutlet UIImageView *imageView;  
6.   
7. /** 引用线程 */  
8. @property (nonatomic, strong) NSThread *thread;  
9.   
10. @end  
11.   
12. @implementation ViewController  
13.   
14. - (void)viewDidLoad {  
15.     [super viewDidLoad];  
16.     //RunLoop的自动释放池子  
17.     /* 
18.      自动释放池什么时候创建和释放 
19.      1.第一次创建, 是在RunLoop进入的时候创建  对应的状态 = kCFRunLoopEntry 
20.      2.最后一次释放, 是在RunLoop退出的时候  对应的状态 = kCFRunLoopExit 
21.      3.其它创建和释放 
22.      * 每次睡觉的时候都会释放前自动释放池, 然后再创建一个新的 
23.       
24.      _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler activities = 0x1, 
25.      1  = kCFRunLoopEntry  进入RunLoop  创建自动释放池 
26.       
27.      _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler activities = 0xa0, 
28.      160 = kCFRunLoopBeforeWaiting  即将进入睡眠 ,先释放上一次创建的自动释放池, 然后再创建一个新的释放池 
29.      + 
30.      kCFRunLoopExit 即将退出RunLoop  释放自动释放池 
31.       
32.      */  
33.       
34.     NSLog(@"%s", __func__);  
35.       
36.     // 添加到RunLoop的默认运行模式下inModes:@[NSDefaultRunLoopMode,UITrackingRunLoopMode]  
37. //    [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"Snip20151128_3"] afterDelay:3.0];  
38.     // 指定运行模式进行特定的操作  
39.     [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"Snip20151128_3"] afterDelay:3.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode,UITrackingRunLoopMode]];  
40.       
41. }  
42.   
43. // 执行任务1的按钮(创建线程执行任务)  
44. - (IBAction)oneBtnClick {  
45.     // 创建线程并且执行任务1  
46.     self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(operation1) object:nil];  
47.     [self.thread start];  
48.       
49.     // 注意:默认情况下一个线程只能使用一次, 也就是说只能执行一个操作, 执行完毕之后就不能使用了  
50. }  
51.   
52. // 执行任务2的按钮(指定按钮1创建的线程来执行)  
53. - (IBAction)twoBtnClick {  
54.       
55.     // 指定子线程执行任务2  
56.     [self performSelector:@selector(operation2) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:YES];  
57. }  
58.   
59.   
60. // 任务1  
61. - (void)operation1  
62. {  
63.     NSLog(@"---start---");  
64.     // 保证子线程不被销毁  
65.     // 采用死循环的方式是行不通的  
66. //    while (1) {  
67. //        NSLog(@"%s---%@", __func__, [NSThread currentThread]);  
68. //    }  
69.       
70.     // 子线程的NSRunLoop 需要手动创建  
71.     // 子线程的NSRunLoop 需要手动开启  
72.     // 如果子线程的NSRunLoop没有设置source or timer,那么子线程的NSRunLoop会立即关闭  
73.     NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];  
74. //    [runloop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];  
75.       
76.     NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];  
77.       
78.     [runLoop addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];  
79.       
80.     // 启动RunLoop  
81.     [runLoop run];  
82.       
83.     // 注意点: NSRunLoop只会检查有没有source和timer, 没有就关闭, 不会检查observer  
84. //    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {  
85. //          
86. //    });  
87. //      
88. //    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);  
89. //      
90. //    // 释放对象  
91. //    CFRelease(observer);  
92.       
93.     // 该代码永远不会被执行  
94.     NSLog(@"---end---");  
95. }  
96.   
97. // 任务2  
98. - (void)operation2  
99. {  
100.     NSLog(@"%s-----%@", __func__, [NSThread currentThread]);  
101. }  
102.   
103. - (void)test  
104. {  
105.     NSLog(@"%s-----%@", __func__, [NSThread currentThread]);  
106. }  
107.   
108. @end  

  执行效果请自行演示

 

八、RunLoop面试题

 

  1. 什么是RunLoop？

    1)从字面意思看：运行循环、跑圈

    2)其实它内部就是do-while循环，在这个循环内部不断地处理各种任务（比如Source、Timer、Observer）

    3)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得手动启动（调用run方法）

    4)RunLoop只能选择一个Mode启动，如果当前Mode中没有任何Source(Sources0、Sources1)、Timer，那么就直接退出RunLoop

  2.自动释放池什么时候释放？

    通过Observer监听RunLoop的状态

  3.在开发中如何使用RunLoop？什么应用场景？

    3.1 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）

     1)在子线程中开启一个定时器

     2)在子线程中进行一些长期监控

   3.2 可以控制定时器在特定模式下执行

   3.3可以让某些事件（行为、任务）在特定模式下执行

   3.4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）