????????????????????????????????????ios RunLoop詳解
一、概述
一般來說,一個線程只能執(zhí)行一個任務(wù)，執(zhí)行完就會退出。如果我們需要一種機(jī)制,讓線程能隨時處理任務(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)制的一個實現(xiàn)。RunLoop實際上是一個對象,這個對象在循環(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候,會進(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
程序一啟動就會開啟一個主線程,主線程一開起來就會跑一個主線程對應(yīng)的RunLoop,RunLoop保證主線程不會被銷毀,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，當(dāng)什么操作都沒有的時候，RunLoop就告訴CPU,這時CPU就會將其資源釋放出來去做其他事情,當(dāng)有事情做的時候RunLoop就會立馬起來去做事情。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時就會交給對應(yīng)的處理方式去處理。當(dāng)沒有事件傳入時,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,就會跑一個和主線程對應(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:
我們發(fā)現(xiàn)只會打印開始,不會打印結(jié)束。說明在UIApplicationMain函數(shù)中,自動開啟了一個與主線程相關(guān)的RunLoop,導(dǎo)致UIApplicationMain不會返回,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與之對應(yīng)的RunLoop對象。
(2)主線程的RunLoop系統(tǒng)會自動創(chuàng)建,子線程的RunLoop需要手動創(chuàng)建。
(3)RunLoop在第一次獲取時創(chuàng)建,銷毀于線程結(jié)束時。
2.主線程相關(guān)聯(lián)的RunLoop的創(chuàng)建(系統(tǒng)自動創(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(手動創(chuàng)建)
蘋果不允許直接創(chuàng)建RunLoop,它只提供了四個自動獲取的函數(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)系是保存在一個全局的NSDictionary里。子線程剛創(chuàng)建時并沒有RunLoop,需主動創(chuàng)建獲取。RunLoop的創(chuàng)建是發(fā)生在第一次獲取時,其銷毀于線程結(jié)束時。
六、RunLoop相關(guān)類
CoreFundation中關(guān)于RunLoop的五個類:
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 //定時器時間
CFRunLoopObserverRef //觀察者
該五大類的關(guān)系如圖所示:
1.CFRunLoopModeRef
一個RunLoop包含若干個Mode,每個Mode又包含Source/Observer/Timer。每次調(diào)用RunLoop的主函數(shù)時,只能指定其中一個Mode,這個Mode被稱為currentMode。如果要切換Mode,只能先退出RunLoop,再重新指定一個Mode進(jìn)入。
在CoreFundation中,系統(tǒng)默認(rèn)注冊了5個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Mode下運(yùn)行
2. UITrackingRunLoopMode：界面跟蹤 Mode，用于 ScrollView 追蹤觸摸滑動，保證界面滑動時不受其他 Mode 影響
3. UIInitializationRunLoopMode: 在剛啟動 App 時第進(jìn)入的第一個 Mode，啟動完成后就不再使用
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:
我們平時在開發(fā)中一定遇到過,當(dāng)我們使用NSTimer每一段時間調(diào)用一個方法時,此時若滑動UIScrollView,NSTimer就會暫停。當(dāng)我們停止滑動以后,NSTimer又會重新恢復(fù)。我們通過一段代碼來看一下:
可以看出,當(dāng)我們滑動UIScrollView時,NSTimer的計時器方法不管用了。是因為Mode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只是一個占位用的),但此時主線程中的RunLoop的Mode仍為kCFRunLoopDefaultMode(默認(rèn))。那么當(dāng)我們滑動UIScrollView時,RunLoop的Mode會切換到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)停止滑動時,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,用于用戶主動觸發(fā)的事件(如UIButton點擊)。
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,RunLoop會立刻退出。
(3)在啟動RunLoop的時候可以設(shè)置什么時候停止。
八、與RunLoop相關(guān)的常見問題
1.事件響應(yīng)和手勢識別底層處理是否一致?
事件響應(yīng):
蘋果注冊了一個Source1用來接收系統(tǒng)事件,其回調(diào)函數(shù)為__IOHIDEventSystemClientQueueCallBack()。當(dāng)一個硬件事件(觸摸,鎖屏,搖晃)發(fā)生后,首先由IOKit.framework生成一個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點擊,touchBegin/Move/End/Cancel事件都是在這個回調(diào)中完成的。
手勢識別:
當(dāng)_UIApplicationHandleEventQueue()接收到一個手勢(Gesture)時,首先會調(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Observer監(jiān)測BeforeWaiting(Loop即將進(jìn)入休眠),這個Observer的回調(diào)函數(shù)是_UIGestureRecognizerUpdateObserver(),該函數(shù)內(nèi)部會獲取所有被標(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,是在什么時候真正進(jìn)行刷新,為什么會刷新不及時?
當(dāng)在操作UI時,比如改變了Frame、更新了UIView/CALayer的層次時、或者是調(diào)用了UIView/CALayer的setNeedsLayout/setNeedsDisplay方法后,這個UIView/CALayer就會被標(biāo)記為待處理,并被提交到一個全局的容器去。
蘋果注冊了一個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)行一個很長的函數(shù)_ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv()。這個函數(shù)里會遍歷所有等待處理的UIView/CALayer以執(zhí)行實際的繪制和調(diào)整，并更新UI界面。因此界面刷新不是在setNeedsLayout后就會立即執(zhí)行的。
3.程序運(yùn)行過程中,總是伴隨著多次自動釋放池的創(chuàng)建和銷毀,這些是在什么時候發(fā)生的?
App啟動后,蘋果在主線程RunLoop里注冊了2個Observer,其回調(diào)都是_wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandle(),
第一個Observer監(jiān)視的事件是Entry(即將進(jìn)入Loop), 其回調(diào)會調(diào)用_objc_autoreleasePoolPush()自動創(chuàng)建釋放池。其order是-2147483647,優(yōu)先級最高,
