iOS NSRunloop 详解
概念
Runloop就像它的名字一样,就是跑环.我的理解就是一个死循环.是一个可以随时睡眠,随时唤醒的死循环
大家可以想一下,手机app为什么会一直运行?而且在接收到用户点击等等操作时就会有所反映.这个离不开runloop.
iOS app启动时就会启动一个runloop,而且这种模式应该Android也有,所以才会有了app能一直运行
每个线程都有一个runloop,但是只有主线程的runloop是默认开启的,其他子线程需要调用NSRunLoop *runloop = [NSRunLoop currentRunLoop];
获取runloop的同时就会创建runloop
一个线程可以创建多个runloop,但是只能是嵌套模式.也就是一个线程只有一个根runloop
作用
使程序一直运行,并且接收用户输入等事件
决定程序什么时候处理什么事件
调用方面 解耦(比如用户划一下屏幕,会产生N个event事件,但是用户不可能等着被调方全部执行完再进行下一步的动作,也就是会将此系列事件扔到一个消息队列里,每次再从消息队列里面取,主调方与被调方实现解耦)
节省CPU(因为runloop在没事干的时候是休眠状态,只有接收到信号的时候才会唤醒,执行相应的操作)
runloop是由事件驱动的
这里区分下命令式驱动跟事件驱动
命令式驱动
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int main( int argc, charchar * argv[]) {
NSLog(@ "hello world" );
return 0;
}
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event驱动(伪代码)
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int main( int argc, charchar * argv[]) {
while (AppIsRunning) {
id whoWakesMe = SleepForWakingUp;
id event = GetEvent(whoWakesMe);
HandleEvent(event);
}
return 0;
}
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举个栗子,就像一个人活着就是个大runloop
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while (活着){
有事干了 = 我睡觉了没事别叫我();
if (该吃饭){
吃饭();
} else if (该上厕所){
上厕所();
}
}
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NSRunloop是对CFRunloop的封装
与CFRunloop相关的有GCD,mach kernel是苹果内核的东西,还有block,pthread等
与咱们平时敲代码比较近一层有以下这些
NSTimer 计时器完全依赖于runloop
UIEvent 事件的产生到分发给代码都是通过runloop
Autorelease 自动释放也是在runloop跑完一圈后
NSObject(NSDelayedPerforming) performSelector,cancel
NSObject(NSThreadPerformAddition) performSelectorOnMainThread,performSelectorOnBackgroundThread
CA层的CADisplayLink(每画一帧会有一个回调),CATransition,CAAnimation
dispatch_get_main_queue()
NSURLConnection
AFNetworking,它的delegate跟网络传输数据都是在它的runloop里面执行的
NSPort 描述通讯信道的抽象类
等等..
如图所示:APP启动,start-->main.m进入-->Graphics Services(处理硬件交互的服务,比如用户点击屏幕)-->RunLoop(CFRunLoop开头的)-->Handle event
在runloop中定义了以下6种函数
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static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__();
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__();
static void __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__();
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__();
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__();
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__();
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几乎所有的函数都是从以上6中函数中调起.比如上图中就是调用的static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__();static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__()
然后开始调用event
RunLoop机制
RunLoop跟Thread是一一绑定的(也就是之前说的一个Thread里只有一个根runloop但是可以嵌套N个)
CFRunLoopMode:RunLoop必须在系统定义的几种模式下运行
下边几种是在RunLoopMode里面的
比较抽象,继续往下走
CFRunLoopTimer包括以下几种常见方法的封装
CFRunLoopSource
source是RunLoop的数据源(输入源)的抽象类(protocol)
RunLoop定义了两个version的Source:
1.source0:处理App内部事件,App自己负责管理(出发),如UIEvent、CFSocket
2.source1:由RunLoop和内核管理,Mach Port(进程间通讯端口)驱动,如CFMachPort、CFMessagePort
如果有需要,可从中选择一种实现自己的source(基本不会发生)
CFRunLoopObserver:告知外界当前状态
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kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), // 即将进入Loop
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), // 即将处理 Timer
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即将处理 Source
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 即将进入休眠
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), // 刚从休眠中唤醒
kCFRunLoopExit = (1UL << 7), // 即将退出Loop
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU //所有状态
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RunLoopObserver与Autorelease Pool
大家面试的时候可以问问面试者这个问题,autorelease的对象到底在什么时候释放?
根据孙源大神测试,AutoreleasePool通常在RunLoop两次Sleep之间释放
CFRunLoopMode
RunLoop在同一时间只能且必须在一种特定的Mode下Run
更换Mode时,需要停止当前RunLoop,然后重启新的RunLoop
Mode是iOS App流畅滑动的关键(因为在滑动时的Mode跟平时运行的Mode是不一样,从而避免干扰)
也可以基于系统的Mode创建自己的Mode(也是基本不会发生的)
系统定义的Mode有以下几种:
CFRunLoopDefaultMode: 这个是默认 Mode,也是空闲状态。主线程通常在这个 Mode 下运行的。
UITrackingRunLoopMode: ScrollView滚动时候的模式。
UIInitializationRunLoopMode: 在刚启动程序时进入的第一个 Mode,私有,启动完成后就不再使用。
GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部的Mode,这个Mode由GraphicsServices调用在CFRunLoopRunSpecific前面。通常用不到。
CFRunLoopCommonModes: 这是一个数组,默认包括了第1和第2种模式,可以添加自己的Mode。
UITrackingRunLoopMode与NSTimer
下面的方法Timer被添加到NSDefaultRunLoopMode,在滑动Scrollview的时候系统会切换至UITrackingRunLoopMode,Timer就会暂时停止
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[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timerTick:) userInfo:nil repeats:YES];
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若不希望Timer被滑动影响,需添加到NSRunLoopCommonMode
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NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timerTick:) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
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下图表示App在滑动时的Mode切换
RunLoop与dispatch_get_main_queue()
前面有说到GCD跟RunLoop有关系,其实本身GCD跟RunLoop是没有关系的,但是如果把queue填成main_queue就有关系了,关系只在于调起的过程是在RunLoop
GCD的主线程就是App的主线程,所以在GCD牵扯的主线程会转交给RunLoop去调起
RunLoop的挂起与唤醒
在App运行时,在Debug栏里按下暂停,会出现以下堆栈
这就是RunLoop的睡眠状态,与刚刚说的MachPort有关系,图片里面上边的两个mach_msg会指定一个端口发给内核一个消息,这会儿就是正在等待接收信息的状态,也就是等待唤醒,内核此刻将其挂起(不是传统意义的挂起,还在内存里,其实就是睡眠状态,等个闹钟,或者有人叫醒)
等待到唤醒的过程:(类似于NSNotificationCenter,在收到Post时唤醒进行处理)
指定用于唤醒的mach_port端口
调用mach_msg监听唤醒端口,被唤醒前,系统内核将此线程挂起,停留在mach_msg_trap状态
由另一个线程(或另一个进程中的某个线程)向内核发送这个端口的msg后,trap状态被唤醒,RunLoop继续运行
RunLoop迭代执行顺序(伪代码)
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//设定过期时间
SetupThisRunLoopRunTimeOutTimer(); //by GCD timer
do {
//通知Observer要跑timer跟source
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeTimers);
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeSources);
__CFRunLoopDoBlocks();
//运行到此刻,去检测当前加到消息队列source0的消息,此方法遍历source0去执行
__CFRunLoopDoSource0();
//询问GCD有没有分到主线程的东西需要调用
CheckIfExistMessageInMainDispatchQueue(); //GCD
//通知Observer要进入睡眠
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeWaiting);
//此刻获取到是哪个端口把我叫醒
var wakeUpPort = SleepAndWaitForWakingUpPorts();
// mach_msg_trap
// Zzz...
// Received mach_msg, wake up!
//通知Observer我要醒了~
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopAfterWaiting);
//Handler msgs
if (wakeUpPort == timerPort){
//如果是timer唤醒就去执行timer
__CFRunLoopDoTimer();
} else if (wakeUpPort == mainDispatchQueuePort){
//GCD需要我,就去调GCD的事件
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE();
} else {
//比如说网络来数据了就会用这个端口唤醒,然后做数据处理
__CFRunloopDoSource1();
}
__CFRunLoopDoBlocks();
} while (!stop && !timeOut); //如果没被外部干掉或者时间没到,继续循环
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其中var wakeUpPort = SleepAndWaitForWakingUpPorts();这句伪代码可以看作是RunLoop的核心。内部实现简化为这样:先调用__CFRunLoopServiceMachPort() ——> 里面会调用mach_msg()函数 然后会卡在这里,等待接收消息来唤醒RunLoop。直到下面的某个条件被触发才被唤醒:
time_out 超时时间到了
有一个Source事件
timer的时间到了
RunLoop 调用mach_msg()函数去接收消息,如果没有其他 mach_port 发送消息过来,内核就会将线程置于等待状态,直到接收到msg。就好比我们在一个函数中,调用了scanf()函数来接收输入一样,只有收到了输入信息,代码才能继续向下执行,否则会一直卡在那里。
AFNetworking中RunLoop的创建
这段代码在AFURLConnectionOperation.m的157到174行
添加一个port监听以达到常驻服务。比如,当我们的程序要提供语音服务的时候,就可以创建一个专门为语音功能服务的线程,当需要语音服务的时候,这个线程就可以来执行。下图是AFNetWorking的进程堆栈
一个TableView延迟加载图片的新思维
这个问题是有的TableView有大量图片(比如头像)加载,在滑动的时候,请求网络,下载完图片之后设置的时候会卡,往常的解决方案一般是添加delegate之类的,检测什么时候滑动结束什么时候去设置图片
在知道RunLoop之后,可以采用下面的方案,在DefaultMode去做,这样滑动的时候就不会调用设置图片方法
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UIImage *downLoadImage = ...;
[self.avatarImageView performSelector:@selector(setImage:)
withObject:downloadImage
afterDelay:0
inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];
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让Crash的App回光返照
App崩溃的发生分两种情况:
program received signal:SIGABRT SIGABRT 一般是过度release 或者 发送 unrecogized selector导致。
EXC_BAD_ACCESS 是访问已被释放的内存导致,野指针错误。
由 SIGABRT 引起的Crash 是系统发这个signal给App,程序收到这个signal后,就会把主线程的RunLoop杀死,程序就Crash了 该例只针对 SIGABRT引起的Crash有效
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CFRunLoopRef runloop = CFRunLoopGetCurrent();
//获取所有Mode,因为可能有很多Mode,每个Mode都需要跑,此处可以选择提交下崩溃信息之类的
UIAlertView *alertView = [[UIAlertView alloc] initWithTitle:@ "程序崩溃了" message:@ "崩溃信息" delegate:nil cancelButtonTitle:@ "取消" otherButtonTitles:nil];
[alertView show];
NSArray *allModes = CFBridgingRelease(CFRunLoopCopyAllModes(runloop));
while (1) {
//快速切换Mode
for (NSString *mode in allModes) {
CFRunLoopRunInMode((CFStringRef)mode, 0.001, false );
}
}
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接到Crash的Signal后手动重启RunLoop
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