iOS RunLoop基础和应用举例
文章目录
- RunLoop介绍
- iOS 中的RunLoop
- RunLoop应用举例
- 保证线程的存活
- AFNetworking
- NSTimer
- 补充说明
- 参考文档及更多资料
- 关于autoreleasepool
RunLoop介绍
从字面上来看,RunLoop是循环执行、跑圈的意思,实质上,RunLoop是一种寄生于线程的消息循环机制,它能保证线程的存活,而不是线程执行完任务后就消亡。
特性:
RunLoop与线程是一一对应的,每个线程只有唯一与之对应的一个RunLoop。我们不能创建RunLoop,只能在当前线程中获取线程对应的RunLoop(主线程RunLoop除外)
子线程默认没有RunLoop,需要我们主动去开启,但是主线程是自动开启RunLoop的,这能保证应用程序的执行运行,接收并处理各种事件
RunLoop想要正常启用需要运行在添加了事件源的Mode下,否则会自动退出,一个RunLoop可以拥有多个Mode,Mode可以拥有多个Source/Timer/Observer
RunLoop有三种启动方式:
run
,runUntilDate:
,runMode:beforeDate:
,第一种无条件永远运行RunLoop并且无法停止,线程永远存在;第二种会在指定时间到达后退出RunLoop,同样无法主动停止RunLoop;前两种都是在 NSDafaultRunLoopMode 模式下运行。第三种可以选定运行模式,并且在时间到达后或者触发了非Timer的事件后退出
iOS 中的RunLoop
在iOS系统中,提供了两种RunLoop:NSRunLoop
和CFRunLoopRef
。
CFRunLoopRef
是在 CoreFoundation 框架内,它提供了纯 C 函数的 API,所有的 API 都是线程安全的。
NSRunLoop
是基于 CFRunLoopRef 的封装,提供了面向对象的 API, 但是这些 API 不是线程安全的。
我们不能够直接创建RunLoop,系统为我们提供了获取的方法
[NSRunLoop currentRunLoop]; //获取当前线程的RunLoop
[NSRunLoop mainRunLoop]; //获取主线程的RunLoop
CFRunLoopGetMain(); //获取当前线程的RunLoop
CFRunLoopGetCurrent(); //获取主线程的RunLoop
RunLoop应用举例
保证线程的存活
抛开主线程使用RunLoop一直执行外,我们知道,子线程都是一次性的,即执行完任务后就不可用了(系统也并没有提供再次赋予线程任务的功能),即使我们使用对象持有它,但是当我们再次想要 start
的时候,程序则会抛出异常,就像下面的例子。
首先,我们创建一个线程对象,使用 self 持有该线程。
- (void)viewDidLoad {[super viewDidLoad];self.testThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(runTask) object:nil];self.testThread.name = @"测试线程";[self.testThread start];
}
-(void)runTask{NSLog(@"%@:执行任务",[NSThread currentThread]);
}
运行之后,我们发现,任务线程很happy的跑完,一切正常。
但是,如果我们尝试再次使用该线程运行任务时。
是的,程序抛出了异常,理由是attempt to start the again
,尝试再次开启线程。
既然子线程是一次性的,那么我们在遇到很多耗时的任务,每次都去开启线程不就可以了么?当然这是可以的,但是开启线程是相当耗费资源的,并发的开启多个异步线程显然是不太理想的。
Event Loop模式
我们进入NSThread里,拉到最后看一下,最后面有NSObject的拓展。
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(nullable NSArray<NSString *> *)array;
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;// equivalent to the first method with kCFRunLoopCommonModes- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(nullable NSArray<NSString *> *)array API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));// equivalent to the first method with kCFRunLoopCommonModes
- (void)performSelectorInBackground:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));
这些方法的意思是,当前对象指定在某个线程上完成某个任务,常用的就是performSelectorOnMainThread
回到主线程更新UI。这种方式称为 Event Loop
,即线程一直处于等待接收执行任务消息状态,一旦有消息,再去执行对应的任务,这和直接被赋予某一种任务是不同的,后者一旦执行完任务后就进入死亡状态,不可再用,前者则一直处于等待状态,有任务就去执行,没任务就进入休眠,不占用系统多余的资源。
可以说RunLoop实现的本质就是 do while
循环,当然其中的逻辑并不是那么简单,有兴趣的可以看下这一篇RunLoop入门学习补充资料。
尝试RunLoop
既然上面提到RunLoop可以让线程一直存活,接下来我们尝试手动开启一下RunLoop。
- (void)viewDidLoad {[super viewDidLoad];self.testThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(runTask) object:nil];self.testThread.name = @"测试线程";[self.testThread start];
}-(void)runTask{NSLog(@"当前线程:%@",[NSThread currentThread]);// 获取当前线程的 runLoopNSRunLoop* runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];// 为当前的 runLoop 添加 model[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];// 运行 runLoop[runLoop run];// 测试是否执行到这里NSLog(@"任务结束");
}
结果我们发现,当runLoop执行run后,NSLog(@"任务结束");
并没有执行,这说明runLoop开始‘跑圈‘了,因为线程任务一直没有完成,因此我们的testThread
不会被标记为死亡状态。
接下来,我们利用 Event Loop
模式和这个 testThread
来执行其他一些任务。
-(void)touchesEnded:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{[self performSelector:@selector(runTask2) onThread:self.testThread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}-(void)runTask2{NSLog(@"当前线程:%@",[NSThread currentThread]);NSLog(@"%s 完成",__PRETTY_FUNCTION__);
}
我们发现,runTask2
运行的线程是我们的 testThread
,我们的runLoop起作用了,并且我们可以一直利用这个 子线程 去完成一些耗时操作。
AFNetworking
AFURLConnectionOperation 这个类是基于 NSURLConnection 构建的,其希望能在后台线程接收 Delegate 回调。为此 AFNetworking 单独创建了一个线程,并在这个线程中启动了一个 RunLoop。
+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {@autoreleasepool {[[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];[runLoop run];}
}+ (NSThread *)networkRequestThread {static NSThread *_networkRequestThread = nil;static dispatch_once_t oncePredicate;dispatch_once(&oncePredicate, ^{_networkRequestThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:) object:nil];[_networkRequestThread start];});return _networkRequestThread;
}
RunLoop 启动前内部必须要有至少一个 Timer/Observer/Source,所以 AFNetworking 在 [runLoop run]
之前先创建了一个新的 NSMachPort 添加进去了。通常情况下,调用者需要持有这个 NSMachPort (mach_port) 并在外部线程通过这个 port 发送消息到 loop 内;但此处添加 port 只是为了让 RunLoop 不至于退出,并没有用于实际的发送消息。
- (void)start {[self.lock lock];if ([self isCancelled]) {[self performSelector:@selector(cancelConnection) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];} else if ([self isReady]) {self.state = AFOperationExecutingState;[self performSelector:@selector(operationDidStart) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];}[self.lock unlock];
}
当需要这个后台线程执行任务时,AFNetworking 通过调用 [NSObject performSelector:onThread:…] 将这个任务扔到了后台线程的 RunLoop 中。
NSTimer
NSTimer定时器的基于RunLoop运行的,所以使用NSTimer之前必须注册到RunLoop。同时我们也应该知道Timer并不是严格的按照设定的时间点来触发的,RunLoop为了节省资源并不会在非常准确的时间点调用定时器,如果一个任务执行时间较长,那么当错过一个时间点后只能等到下一个时间点执行,并不会延后执行。(NSTimer提供了一个tolerance属性用于设置宽容度,如果确实想要使用NSTimer并且希望尽可能的准确,则可以设置此属性)
scheduedTimerWith方法创建的NSTimer就不需要添加到RunLoop中就可以运行。事实上,这一系列方法是自行创建一个定时器并自动添加到当前线程RunLoop的NSDefaultRunLoopMode中
由于我们将NSTimer运行在了NSDefaultRunLoopMode模式下,因此在某些情境下,NSTimer会失效,如Scrollview拖拽事件下,这是由于Scrollview拖拽事件会使得主线程的RunLoop自动切换成UITrackingRunLoopMode模式(RunLoop每次只能运行在一个Mode下),导致NSTimer无法正常运行,当拖拽事件结束后,NSTimer可以继续运行。如果需要一直响应,可以将Timer同时添加到两种Mode下。
常用的Mode
1、kCFRunLoopDefaultMode(CFRunLoop)/NSDefaultRunLoopMode(NSRunLoop)// 默认模式,在RunLoop没有指定Mode的时候,默认就跑在DefaultMode下2、(CFStringRef)UITrackingRunLoopMode(CFRunLoop)/UITrackingRunLoopMode(NSRunLoop) // 一般作用于ScrollView滚动的时候的模式,保证滑动的时候不受其他事件影响。3、kCFRunLoopCommonModes(CFRunLoop)/NSRunLoopCommonModes(NSRunLoop)// 这个并不是某种具体的Mode,而是一种模式组合,在主线程中默认包含了NSDefaultRunLoopMode和 UITrackingRunLoopMode。子线程中只包含NSDefaultRunLoopMode
补充说明
Source是什么?
source就是【输入源事件】,分为source0和source1这两种
1、source0:诸如UIEvent(触摸,滑动等),performSelector这种需要手动触发的操作。
2、source1:处理系统内核的mach_msg事件(系统内部的端口事件)。诸如唤醒RunLoop或者让RunLoop进入休眠节省资源等
Timer是什么?
Timer即为【定时源事件】。通俗来讲就是我们很熟悉的NSTimer,其实NSTimer定时器的触发正是基于RunLoop运行的,所以使用NSTimer之前必须注册到RunLoop。
Observer是什么?
它相当于消息循环中的一个监听器,随时通知外部当前RunLoop的运行状态。
Source/Timer/Observer 被统称为 mode item,一个item可以被同时加入多个mode。但一个item被重复加入同一个mode时是不会有效果的。如果一个mode中一个item 都没有(只有Observer也不行),则 RunLoop 会直接退出,不进入循环
参考文档及更多资料
1、iOS RunLoop入门小结
2、iOS刨根问底-深入理解RunLoop
3、深入理解RunLoop
4、iOS-RunLoop充满灵性的死循环
5、RunLoop 总结:RunLoop的应用场景(一)
6、[iOS]浅谈NSRunloop工作原理和相关应用
关于autoreleasepool
1、自动释放池什么时候创建,什么时候销毁?
2、iOS中autoreleasepool的理解和使用
3、黑幕背后的Autorelease
4、关于iOS子线程上的autorelease对象释放问题?
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