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[iOS]浅谈NSRunloop工作原理和相关应用

时间:2016-08-27 22:10:41      阅读:398      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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一. 认识NSRunloop

 1.1 NSRunloop与程序运行

   那么具体什么是NSRunLoop呢?其实NSRunLoop的本质是一个消息机制的处理模式。让我们首先来看一下程序的入口——main.m文件,一个ios程序启动后,只有短短的十行代码居然能保持整个应用程序一直运行而没有退出,是不是有点意思?程序之所以没有直接退出是因为UIApplicationMain这个函数内部默认启动了一个跟主线程相关的NSRunloop对象UIApplicationMain这个函数一直执行没有返回就保存程序一直运行的状态。

 1 #import <UIKit/UIKit.h>
 2 
 3 #import "AppDelegate.h"
 4 
 5 int main(int argc, char * argv[]) {
 6 
 7     @autoreleasepool {
 8 
 9         return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
10 
11     }
12 
13 }

 

  文章之初我们暂且将NSRunloop理解为实现这样功能的一段代码 , 这可以帮助我们更好的理解NSRunloop处理事件的过程(实际上远比这复杂的多:))。

 1 int main(int argc, char * argv[]) {
 2 
 3   BOOL runnning =YES;
 4    do{
 5         ...
 6        //处理各种操作 各种事件
 7        ...
 8       }while(running);
 9   
10     return 0;
11 }    

 

 

   下面用官方提供的一幅非常经典的图片,来认识NSRunloop循环处理时间的流程。

       技术分享

   通过所有的“消息”都被添加到了NSRunLoop中去,而在这里这些消息并分为“input source”和“Timer source” 并在循环中检查是不是有事件需要发生,如果需要那么就调用相应的函数处理。由此形成了运行->检测->休眠 ->运行 的循环状态。

    

 

 1.1 NSRunloop与线程之间关系的解析

 

   简单说,一条线程对应一个NSRunloop对象。主线程NSRunloop对象是默认开启的,其他线程的NSRunloop对象需要手动获取。其实NSRunloop对象是懒加载的,所以不需要实例化这个类,而是直接调用获取线程Runloop的方法即可唤醒。Runloop在第一次获取时创建,在线程结束时销毁。保持NSRunloop一直存在的方法稍后介绍。

 

  1.1.1  获得NSRunloop对象的方法

  iOS其实有两套Api来访问和使用Runloop , NSRunloop是对CFRunloopRef的进一步封装,并且CFRunloopRef是线程安全的,而这一点NSRunloop并不能保证。

  Foundation ->NSRunloop

   获得当前线程的Runloop的方法  [NSRunloop currentRunloop];

   获得主线程的Runloop的方法 [NSRunloop  mainRunloop];

 

  Core Foundation ->CFRunloopRef

  CFRunloopGetCurrent();

  CFRunloopGetMain();

 

  由苹果官方文档可以看出线程和Runloop对象的对应关系。如果你仔细阅读可以从代码中可以看出runloop的存储方式是字典,而且key是线程。

 1 // should only be called by Foundation
 2 // t==0 is a synonym for "main thread" that always works
 3 
 4 //函数返回值为CFRunLoopRef  形参类型为pthread_t 根据线程创建runloop对象
 5 
 6 CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
 7 
 8     if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {
 9 
10 t = pthread_main_thread_np();
11 
12     }
13 
14     __CFLock(&loopsLock);
15 
16     if (!__CFRunLoops) {
17 
18         __CFUnlock(&loopsLock);
19 
20 CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
21 
22 //由此句可得出  调用其他线程NSRunloop对象也会首先创建主线程NSRunloop对象
23 CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
24 
25 CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);
26 
27 if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
28 
29     CFRelease(dict);
30 
31 }
32 
33 CFRelease(mainLoop);
34 
35         __CFLock(&loopsLock);
36 
37     }
38 
39     CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
40 
41     __CFUnlock(&loopsLock);
42 
43     if (!loop) {
44 
45 CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
46 
47         __CFLock(&loopsLock);
48 
49 loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
50 
51 if (!loop) {
52 
53     CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);
54 
55     loop = newLoop;
56 
57 }
58
59         // don‘t release run loops inside the loopsLock, because CFRunLoopDeallocate may end up taking it
60 
61         __CFUnlock(&loopsLock);
62 
63 CFRelease(newLoop);
64 
65     }
66 
67     if (pthread_equal(t, pthread_self())) {
68 
69         _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL);
70 
71         if (0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)) {
72 
73             _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr, (void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-1), (void (*)(void *))__CFFinalizeRunLoop);
74 
75         }
76     }
77     return loop;
78 }

 

   1.1.2  Mode

  

  Mode中有三个非常重要的组成部分,Timer(定时器)、 Source(事件源) 以及Observor(观察者)。一个 RunLoop 包含若干个 Mode,每个 Mode 又包含若干个 Source/Timer/Observer。首先要指出的是一个runloop启动时必须指定一个Mode  , 并且这个Mode被称为currentMode 。如果要切换Mode,只能退出runloop重新进入。这样做主要是为了分隔开不同组的 Source/Timer/Observer,让其互不影响随后我们会分别介绍每一类的具体作用与应用场景。

  

 

  系统默认注册的Mode有五种

    kCFRunloopDefaultMode    // App默认Mode   通常主线程是在这个mode下运行

    UITrackingRunloopMode    // 界面跟踪Mode  用于scrollView追踪触摸  界面滑动时不受其他Mode影响

    UIinitializationRunloopMode    //app一启动进入的第一个Mode,启动完成后就不再使用

    GSEventRecieveRunloopMode   //苹果使用绘图相关

    NSRunLoopCommonModes   //占位模式

  

 

  1.1.2.1 CFRunloopTimerRef 基于时间的触发器

   NSTimer

  首先说一下NSTimer,一个NSRunloop可以创建多个Timer。因为定时器只会运行在指定Mode ,一旦Runloop进入其他模式, 定时器就不会工作了。

  NSTimer的创建方法 

 [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:<#(NSTimeInterval)#> target:<#(nonnull id)#> selector:<#(nonnull SEL)#> userInfo:<#(nullable id)#> repeats:<#(BOOL)#>]

  该方法默认添加到当前runloop,并Mode为kCFRunloopDefaultMode

 

1  NSTimer * timer =[NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];
2 [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes]; //手动添加到runloop 可以指定Mode

  这样声明的NSTimer可以解决在滑动scrollView时NSTimer不工作的问题。forMode:NSRunLoopCommonModes的意思为,定时器可以运行在标记为common modes模式下。具体包括两种: kCFRunloopDefaultMode     UITrackingRunloopMode。

 

  GCD定时器

  GCD定时器的优点有很多,首先不受Mode的影响,Runloop受Mode影响时常不能正常工作,除此之外GCD的精确度明显高于NSTimer,这些优点让我们有必要了解GCD定时器这种方法。

 

   1.1.2.2  CFRunloopSourceRef  事件源(输入源)

 

  按照苹果官方文档,Source分类

  Port-Based  Sources  基于端口的  和其他线程 或者内核

  Custom Input  Sources  

  Cocoa   Perform   Selector  Sources  

 

  按照函数调用栈来分类   

  Source0 :   非基于Port

  Source1:   基于port的,通过内核 和其他线程通信,接收、分发事件。

 

 

 

   1.1.2.3  CFRunloopObservorRef  观察者监听runloop状态改变

 

 1 /* Run Loop Observer Activities */
 2 
 3 typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
 4 
 5     kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),
 6 
 7     kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
 8 
 9     kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
10 
11     kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),
12 
13     kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
14 
15     kCFRunLoopExit = (1UL << 7),
16 
17     kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
18 
19 };

   // 创建observer

    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {

        NSLog(@"----监听到RunLoop状态发生改变---%zd", activity);

    });

 

    // 添加观察者:监听RunLoop的状态

    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);

 

二 、实际应用

  1. 只在NSRUnloopDefaultModes 下显示图片

  上面再举例NSTimer中已经阐述其中原理了,在此不再重复举例了。

  2.  常驻线程

  NSThread * thread  = [NSThread   alloc ]initWithTarget  selector

  [thread start];

  通常执行完方法后线程就销毁了,那么现在有这样的需求,需要一条子线程一直存在,等待处理任务,与主线程之间互不干扰  (可以类比主线程存在原理,即添加消息循环Runloop)

1 //   通过添加port 或者timer
2 
3  [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
4 
5 [[NSRunLoop currentRunLoop] run];

 

Ps:Runloop运行首先判断Mode是否为空,如果为空则退出循环,还可以通过removePort来移除端口。本例用添加port来实现,其他方法请读者自己多尝试。:)

  3. 关于自动释放池 

  关于自动释放池,子线程开启runloop要开启针对当前线程的autoreleasepool,在每次NSRunloop休眠前清理自动释放池。

  关于自动释放池的具体用法本文暂时不进行描述,待日后在整理修改本帖。

 

 

  参考资料:https://home.cnblogs.com/blog/

       

 

[iOS]浅谈NSRunloop工作原理和相关应用

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原文地址:http://www.cnblogs.com/ruihaha/p/5813819.html

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