Runloop
知道了什么是Runloop和Runloop的内部结构以及Runloop如何切换Mode。现在我们来了解Runloop的调用流程,以及从源码上分析Runloop的调用流程，最后再讲一下Runloop在程序内的应用。
Runloop的调用流程
- 通知Observers：进入Loop
- 通知Observers：即将处理Timers
- 通知Observers：即将处理Sources
- 处理Blocks
- 处理Source0（可能会再次处理Blocks）
- 如果存在Source1，就跳转到第8步
- 通知Observers：开始休眠（等待消息唤醒）
- 通知Observers：结束休眠（被某个消息唤醒）
- 处理Timer
- 处理GCD Async To Main Queue
- 处理Source1
- 处理Blocks
- 根据前面的执行结果，决定如何操作
- 回到第02步
- 退出Loop
- 通知Observers：退出Loop
使用图片展示Runloop的调用流程，图片来源于小码哥的MJ老师，点击进入小码哥官网
通过源码分析Runloop
该怎么找Runloop的入口呢？在上一章中，我们通过打印堆栈信息查看是否是 Source0 处理点击事件，在堆栈事件中，有一个__CFRunLoopRun函数，在Runloop运行之前调用的是CFRunLoopRunSpecific函数，可以确定CFRunLoopRunSpecific函数是Runloop的入口。
我们通过源码分析Runloop的具体实现，代码片段来自CF-1153.18，代码经过删减，只显示主要逻辑：
SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) {
// 通知Observers: 进入Runloop
__CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);
// Runloop中具体要做的事情
__CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, previousMode);
// 通知Observers: 退出Runloop
__CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);
return result;
}通过源码我们知道__CFRunLoopRun()函数中是Runloop的具体实现，分析一下__CFRunLoopRun()函数:
static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, CFRunLoopModeRef previousMode) {
int32_t retVal = 0;
do {
// 通知Observers: 即将处理Timers
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeTimers);
// 通知Observers: 即将处理Sources
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeSources);
// 处理Blocks
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
// 处理Sources0
if (__CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle)) {
// 处理Blocks
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
}
//判断有没有Source1，如果有，跳转到 handle_msg
if (__CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, 0, &voucherState, NULL)) {
goto handle_msg;
}
//通知Observers: 即将休眠
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeWaiting);
__CFRunLoopSetSleeping(rl);
// 等待别的消息唤醒当前线程
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY, &voucherState, &voucherCopy);
// user callouts now OK again
__CFRunLoopUnsetSleeping(rl);
//通知Observers: 结束休眠
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopAfterWaiting);
handle_msg:;
if (被Timers唤醒) {
// 处理Timers
__CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time());
}else if (被 GCD 唤醒) {
// 处理GCD
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
} else { // 被Sources1唤醒
// 处理Sources1
__CFRunLoopDoSource1(rl, rlm, rls, msg, msg->msgh_size, &reply) || sourceHandledThisLoop;
}
// 处理Blocks
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
// 设置返回值
if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
} else if (timeout_context->termTSR < mach_absolute_time()) {
retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
} else if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {
__CFRunLoopUnsetStopped(rl);
retVal = kCFRunLoopRunStopped;
} else if (rlm->_stopped) {
rlm->_stopped = false;
retVal = kCFRunLoopRunStopped;
} else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(rl, rlm, previousMode)) {
retVal = kCFRunLoopRunFinished;
}
} while (0 == retVal);
return retVal;
}在__CFRunLoopRun()函数中我们看到，Runloop的本质就是一个do{}while()循环，在循环中不停的处理Source、Timers和Blocks,当没有事情需要处理时，进入休眠状态。有事情需要处理时会唤醒当前Runloop对象继续处理事件。
Runloop的细节
- GCD只有在返回主线程刷新U界面时使用Runloop
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
});__CFRunLoopServiceMachPort()函数是通过调用内核态的mach_msg()函数，真正让线程休眠，当有事件时重新唤醒线程。
Runloop在实际开发中的应用
Runloop在实际开发中主要的应用场景有 控制线程生命周期、解决NSTimer在滑动时停止工作的问题、监控应用卡顿和性能优化。
解决NSTimer在滑动时停止工作的问题
这个问题是在项目中经常会遇到的问题。比如轮播图，如果不把NSTimer添加到Runloop中，当我们滑动UITableView的时候，定时器会停止调用。
为什么会造成这种情况？经过之前的学习我们知道。**一条线程对应一个Runloop对象，并且Runloop只能在一种模式下运行，在主线程中，Runloop默认是kCFRunLoopDefaultMode模式，当我们滚动视图时，Runloop会切换到UITrackingRunLoopMode模式，那么处在kCFRunLoopDefaultMode模式下的定时器就会停止工作。**所以造成了当前这种现象。
解决问题的方式也很简单，把 NSTimer 添加到当前模式的中即可。
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
NSLog(@"-----");
}];
//NSRunLoopCommonModes只是一个标记，timer能在_commonModes数组中存放的模式下工作.
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];线程保活
如果有一个需求,需要在子线程中不断的做事情。按照以往的做法，不断的创建销毁线程，会消耗不少的资源。这个时候就要考虑保持一条子线程存活不被销毁，如果要保持子线程不被销毁。就需要使用到Runloop对象。只要Runloop一直在运行，线程就不会被销毁。Runloop运行有两个前提，1. Mode中要包含 Source0/Source1/Timer/Observer任意一种 2. 需要在线程中调用。通过下面代码来看一下。
这是使用Runloop封装的线程保活Demo:
typedef void (^LastingThreadTask)(void);
@interface MMLastingThread : NSObject
// 在当前子线程执行一个任务
- (void)executeTask:(LastingThreadTask)task;
// 结束线程
- (void)stop;
@end
@interface MMLastingThread()
@property (strong, nonatomic) NSThread *innerThread;
@property (assign, nonatomic,getter=isStopped) BOOL stopped;
@end
@implementation MMLastingThread
#pragma mark - public methods
- (instancetype)init
{
if (self = [super init]) {
_stopped = NO;
__weak typeof(self) weakSelf = self;
_innerThread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
while (weakSelf && !weakSelf.isStopped) {
[[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
}
}];
[self.innerThread start];
}
return self;
}
- (void)executeTask:(LastingThreadTask)task{
if (!self.innerThread || !task) return;
[self performSelector:@selector(__executeTask:) onThread:self.innerThread withObject:task waitUntilDone:NO];
}
- (void)stop{
if (!self.innerThread) return;
[self performSelector:@selector(__stop) onThread:self.innerThread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}
- (void)dealloc{
NSLog(@"%s", __func__);
[self stop];
}
#pragma mark - private methods
- (void)__stop{
self.stopped = YES;
CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
self.innerThread = nil;
}
- (void)__executeTask:(LastingThreadTask)task{
task();
}
@end看过代码之后我们可能存在两个疑问？
1. 停止Runloop时为什么要使用performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:方法？
通过之前所学我们知道，CFRunLoopGetCurrent()函数返回的是当前线程的Runloop对象，如果我们想要停止子线程中的Runloop，当然要在子线程中调用CFRunLoopGetCurrent()函数。
2. 另一个问题，使用performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:时，wait参数为什么传Yes？
stop方法是在MMLastingThread对象释放的时候调用的，在这个时间里同时在子线程调用__stop方法，因为我们自身已经被释放了，在子线程内再访问__stop方法时，会造成坏内存访问。传入YES，是为了阻塞当前线程，等子线程执行完之后再执行主线程的操作。
如果使用C语言实现Runloop中添加Source,不需要额外的变量进行控制。
@interface MMLastingThread()
@property (strong, nonatomic) NSThread *innerThread;
@end
@implementation MMLastingThread
#pragma mark - public methods
- (instancetype)init
{
if (self = [super init]) {
self.innerThread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
// 创建上下文 (要初始化一下结构体)
CFRunLoopSourceContext context = {0};
// 创建source
CFRunLoopSourceRef source = CFRunLoopSourceCreate(kCFAllocatorDefault, 0, &context);
// 将source添加到Runloop
CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
// 销毁source
CFRelease(source);
// 启动RunLoop. returnAfterSourceHandled参数设置为true，代表执行完source后就会退出当前loop。如果要一直运行，设置为false
CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
}];
[self.innerThread start];
}
return self;
}
- (void)executeTask:(LastingThreadTask)task{
if (!self.innerThread || !task) return;
[self performSelector:@selector(__executeTask:) onThread:self.innerThread withObject:task waitUntilDone:NO];
}
- (void)stop{
if (!self.innerThread) return;
[self performSelector:@selector(__stop) onThread:self.innerThread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}
- (void)dealloc{
NSLog(@"%s", __func__);
[self stop];
}
#pragma mark - private methods
- (void)__stop{
CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
self.innerThread = nil;
}
- (void)__executeTask:(LastingThreadTask)task{
task();
}
@end注意点：
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];方法会开启一个无限循环，无法停止。CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());方法只能停止其中的一次循环。并不能停止Runloop的循环。如果我们希望能退出Runloop，应该使用runMode:beforeDate:方法，例如:
BOOL shouldKeepRunning = YES; // global
NSRunLoop *theRL = [NSRunLoop currentRunLoop];
while (shouldKeepRunning && [theRL runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]]);
// 在想要停止Runloop时，设置shouldKeepRunning = NO- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait函数,在其他线程执行方法。
- wait代表为YES时，代表会阻塞当前线程，直到指定的线程方法执行完成之后再返回。(线程同步，注意如果线程不存或者无法执行方法时会造成坏内存访问。)
- wait代表为NO时，不阻塞当前线程。
面试题
- 下面代码的打印结果:
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
NSLog(@"--任务1--");
[self performSelector:@selector(run) withObject:self afterDelay:0.0];
NSLog(@"--任务3--");
});
}
- (void)run{
NSLog(@"--任务2--");
}不出所料，只打印了任务1和任务3，原因是performSelector:withObject:afterDelay方法的本质是往Runloop中添加定时器，在子线程中，Runloop默认是没有启动的，导致不能处理对应的Timers事件
- 下面的代码会引起什么结果？
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
NSThread *therad = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
NSLog(@"--任务1-- %@",[NSThread currentThread]);
}];
[therad start];
[self performSelector:@selector(run) onThread:therad withObject:self waitUntilDone:YES];
}
- (void)run{
NSLog(@"--任务2--");
}performSelector:withObject:afterDelay:方法会引起崩溃 target thread exited while waiting for the perform"。
崩溃的原因是：子线程中没有Runloop对象对其进行保活，在执行完start方法之后，线程已经死掉了。
GNUstep
GNUstep是GNU计划的项目之一，它将Cocoa的OC库重新开源实现了一遍,点击进入源码地址,下载GNUstep Base,虽然GNUstep不是苹果官方源码，但还是具有一定的参考价值。
通过GUNstep的查看performSelector:withObject:afterDelay:方法的具体实现，通过下面的代码我们看到，其本质就是往Runloop中添加定时器。
- (void) performSelector: (SEL)aSelector
withObject: (id)argument
afterDelay: (NSTimeInterval)seconds
{
NSRunLoop *loop = [NSRunLoop currentRunLoop];
GSTimedPerformer *item;
item = [[GSTimedPerformer alloc] initWithSelector: aSelector
target: self
argument: argument
delay: seconds];
[[loop _timedPerformers] addObject: item];
RELEASE(item);
[loop addTimer: item->timer forMode: NSDefaultRunLoopMode];
}