iOS开发多线程-RunLoop

一、什么是RunLoop

  1.从字面意思看

    1)运行循环

    2)跑圈

  2.基本作用

    1)保持程序的持续运行

    2)处理App中的各种事件(比如触摸事件、定时器事件、Selector事件)

    3)节省CPU资源,提高程序性能:该做事时做事,该休息时休息

    4)......

  3.如果没有RunLoop

   

    说明:没有RunLoop的情况下,程序执行到第3行后程序就结束了

  4.如果有了RunLoop

  

  说明:有RunLoop的情况下,由于main函数里面启动了个RunLoop,所以程序并不会马上退出,保持持续运行状态

  5.main函数中的RunLoop

  1)第14行代码UIApplicationMain函数内部就启动了一个RunLoop,

  2)所以UIApplicationMain函数一直没有返回, 保持了程序的持续运行,

  3)这个默认启动的RunLopp是跟主线程相关联的

二、RunLoop对象

  1.iOS中有2tAPI来访问和使用RunLoop

    1)Foundation 框架

      NSRunLoop

    2)Core Foundation

     CFRunLoopRef

  2.NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop对象

  3.NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC包装, 所以要了解RunLoop内部结构,需要多研究CFRunLoopRef层面的API (Core Foundation 层面)

三、RunLoop资料

  1.苹果官方文档

    https://developer.apple.com/library/mac/documentation/Cocoa/Conceptual/Multithreading/RunLoopManagement/RunLoopManagement.html

  2.CFRunLoopRef是开源的

    http://opensource.apple.com/source/CF/CF-1151.16/

四、RunLoop与线程

  1.每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象

  2.主线程的RunLoop已经自动创建好了，子线程的RunLoop需要主动创建

  3.RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁

  4.获取RunLoop对象

  1)Foundation

[objc] view plain copy
  1. [NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的RunLoop对象  
  2. [NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的RunLoop对象  

  2)Core Foundation

[objc] view plain copy
  1. CFRunLoopGetCurrent(); // 获得当前线程的RunLoop对象  
  2. CFRunLoopGetMain(); // 获得主线程的RunLoop对象  

 代码示例:  

[objc] view plain copy
  1. #import "ViewController.h"  
  2.   
  3. @interface ViewController ()  
  4.   
  5. @end  
  6.   
  7. @implementation ViewController  
  8.   
  9. - (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event  
  10. {  
  11.     // NSRunLoop 主线程对应的RunLoop对象  
  12.     NSRunLoop *mainRunLoop = [NSRunLoop mainRunLoop];  
  13.     NSLog(@"mainRunLoop = %@", mainRunLoop);  
  14.       
  15.     // NSRunLoop 获得当前方法所在线程对应的RunLoop  
  16.     NSRunLoop *currentRunLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];  
  17.     NSLog(@"currentRunLoop = %@", currentRunLoop);  
  18.       
  19.     // CFRunLoopRef 主线程对应的RunLoop对象  
  20.     CFRunLoopRef cfMainRunLoop = CFRunLoopGetMain();  
  21.     NSLog(@"cfMainRunLoop = %@", cfMainRunLoop);  
  22.     // CFRunLoopRef 获得当前方法所在线程对应的RunLoop  
  23.     CFRunLoopRef cfCurrentRunLoop = CFRunLoopGetCurrent();  
  24.     NSLog(@"cfCurrentRunLoop = %@", cfCurrentRunLoop);  
  25.       
  26.     // 开启一条子线程  
  27.     NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];  
  28.       
  29.     [thread start];  
  30. }  
  31.   
  32. - (void)run  
  33. {  
  34.     // 注意: 如果想给子线程添加RunLoop, 不能直接alloc init  
  35. //    [[NSRunLoop alloc] init]; // 错误  
  36.     // 只要调用currentRunLoop方法, 系统就会自动创建一个RunLoop, 添加到当前线程中  
  37.     [NSRunLoop currentRunLoop]; // 这个方法是懒加载  
  38. }  
  39.   
  40. @end  

  5.RunLoop相关类

    CoreFoundation中关于RunLoop的5个类
    1)CFRunLoopRef
    2)CFRunLoopModeRef
    3)CFRunLoopSourceRef
    4)CFRunLoopTimerRef
    5)CFRunLoopObserverRef

  6.CFRunLoopModeRef

    6.1 CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式
    1)一个 RunLoop包含若干个 Mode，每个Mode又包含若干个Source/Timer/Observer
    2)每次RunLoop启动时，只能指定其中一个 Mode，这个Mode被称作 CurrentMode

    3)如果需要切换Mode，只能退出Loop，再重新指定一个Mode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

   6.2系统默认注册了5个Mode:

    1)kCFRunLoopDefaultMode：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
    2)UITrackingRunLoopMode：界面跟踪 Mode，用于 ScrollView追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他Mode 影响
    3)UIInitializationRunLoopMode: 在刚启动 App 时第进入的第一个 Mode，启动完成后就不再使用
    4)GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode，通常用不到
    5)kCFRunLoopCommonModes: 这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode

代码示例:
[objc] view plain copy
  1. #import "ViewController.h"  
  2.   
  3. @interface ViewController ()  
  4.   
  5. @property (nonatomic, strong) dispatch_source_t timer;  
  6.   
  7. @end  
  8.   
  9. @implementation ViewController  
  10.   
  11. - (void)viewDidLoad {  
  12.     [super viewDidLoad];  
  13. }  
  14.   
  15. // 演示函数调用栈:source0(用户主动触发)和source1  
  16. - (IBAction)btnClick:(id)sender {  
  17.     NSLog(@"%s", __func__);  
  18. }  
  19.   
  20. - (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event  
  21. {  
  22. //    [self timer2];  
  23.     // 开启后台线程执行timer2方法  
  24. //    [self performSelectorInBackground:@selector(timer2) withObject:nil];  
  25.     [self gcdTimer];  
  26. }  
  27.   
  28. - (void)gcdTimer  
  29. {  
  30.     NSLog(@"%s", __func__);  
  31.     /* 
  32.      dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{ 
  33.      NSLog(@"------2.0秒后执行-----"); 
  34.      }); 
  35.      */  
  36.       
  37.     // 创建一个定时器  
  38.     /** 
  39.      * 参数1: source的类型 DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER:定时器 
  40.      * 参数2: 线程等信息 
  41.      * 参数3: 对第二个参数的描述信息 
  42.      * 参数4: 传递一个队列, 该队列对应了将来的回调方法在哪个线程中执行 
  43.      */  
  44.     dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_global_queue(0, 0));  
  45.     // 对timer这个局部变量添加一个引用,以防止被释放  
  46.     self.timer = timer;  
  47.       
  48.     // 设置定时器开始的时间和间隔的时间, 以及精准度  
  49.     // 开始时间  
  50. //    dispatch_time_t startTime = DISPATCH_TIME_NOW;  
  51.     dispatch_time_t startTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3.0 * NSEC_PER_SEC);  
  52.     // 间隔时间  
  53.     uint64_t interval = 1.0 * NSEC_PER_SEC;  
  54.     /** 
  55.      *  参数1: 需要给哪个定时器设置 
  56.      *  参数2: 定时器开始的时间 / DISPATCH_TIME_NOW 立即执行 
  57.      *  参数3: 定时器开始之后的间隔时间 
  58.      *  参数4: 定时器间隔执行的精准度, 传入0代表最精准(尽量的让定时器精准), 传入一个大于0的值, 代表多少秒的范围是可以接受的 
  59.      *  参数4存在的意义: 主要是为了提高程序的性能 
  60.      *  注意: Dispatch的定时器接收的时间是纳秒 
  61.      */  
  62.     dispatch_source_set_timer(timer, startTime, interval, 00 * NSEC_PER_SEC);  
  63.       
  64.     // 指定定时器的回调方法  
  65.     dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{  
  66.         NSLog(@"test-----%@", [NSThread currentThread]);  
  67.     });  
  68.       
  69.     // 开启定时器(恢复)  
  70.     dispatch_resume(timer);  
  71.   
  72. }  
  73.   
  74. - (void)timer1  
  75. {  
  76.     NSLog(@"-----start-----");  
  77.     // 创建一个定时器  
  78.     NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(show) userInfo:nil repeats:YES];  
  79.       
  80.     // 将NSTime添加到RunLoop中,并告诉系统,当前Timer只有在RunLoop的默认模式下才有效  
  81. //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];  
  82. //    // 将NSTime添加到RunLoop中,并告诉系统,当前Timer只有在RunLoop的默认模式下才有效  
  83. //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];  
  84.       
  85.     // 将NSTimer添加到RunLoop中, 并且告诉系统, 在所有被"标记"common的模式都可以运行  
  86.     /* 
  87.      common modes = <CFBasicHash 0x7fc0b8615250 [0x104be7180]>{type = mutable set, count = 2, 
  88.      entries => 
  89.      0 : <CFString 0x1058bae50 [0x104be7180]>{contents = "UITrackingRunLoopMode"} 
  90.      2 : <CFString 0x104bc3080 [0x104be7180]>{contents = "kCFRunLoopDefaultMode"} 
  91.      } 
  92.      UITrackingRunLoopMode和kCFRunLoopDefaultMode都被标记为了common模式, 所以只需要将timer的模式设置为forMode:NSRunLoopCommonModes, 就可以在默认模式和追踪模式都能够运行 
  93.      */  
  94.     [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];  
  95. }  
  96.   
  97. - (void)timer2  
  98. {  
  99.     // 注意: 如果是通过scheduledTimerWithTimeInterval创建的NSTimer, 默认就会添加到RunLoop得DefaultMode中 , 所以它会自动运行  
  100.     NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(show) userInfo:nil repeats:YES];  
  101.     // 虽然默认已经添加到DefaultMode中, 但是我们也可以自己修改它的模式  
  102.     [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];  
  103.       
  104.     // 开启子线程对应的RunLoop  
  105.     /** 
  106.      *  注意: 
  107.      *      1)如果是子线程,那么需要手动创建子线程对应的RunLoop 
  108.      *      2)子线程对应的RunLoop还需要手动开启 
  109.      */  
  110.     [[NSRunLoop currentRunLoop] run];  
  111. }  
  112.   
  113. - (void)show  
  114. {  
  115.     NSLog(@"%s-----%@", __func__, [NSThread currentThread]);  
  116. }  
  117. @end  

  7.CFRunLoopSourceRef

    7.1 CFRunLoopSourceRef是事件源（输入源）
    7.2 以前的分法
      1) Port-BasedSources
      2) Custom InputSources
      3) Cocoa PerformSelector Sources
    7.3 现在的分法
      1)Source0：非基于Port的，用于用户主动触发的事件
      2)Source1：基于Port的，通过内核和其它线程相互发送消息

  8.CFRunLoopTimerRef

    1)CFRunLoopTimerRef是基于时间的触发器
    2)基本上说的就是NSTimer，它会受到runloop的mode的影响
    3)GCD的定时器不受Runloop的mode的影响

  9.CFRunLoopObserverRef

    CFRunLoopObserverRef是观察者，能够监听RunLoop的状态改变
    可以监听的时间点有以下几个

  10. CFRunLoopObserverRef

    10.1 添加Observer

[objc] view plain copy
  1. // 创建observer  
  2. CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {  
  3.     NSLog(@"----监听到RunLoop状态发生改变---%zd", activity);  
  4. });  
  5.   
  6. // 添加观察者：监听RunLoop的状态  
  7. CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);  
  8.   
  9. // 释放Observer  
  10. CFRelease(observer);  

代码示例:

[objc] view plain copy
  1. #import "ViewController.h"  
  2.   
  3. @interface ViewController ()  
  4.   
  5. @end  
  6.   
  7. @implementation ViewController  
  8.   
  9. // 当手指触摸控制器View的时候,调用该方法  
  10. - (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event  
  11. {  
  12.     // 创建Observer  
  13.     /** 
  14.      *  参数1: 指定如果给Observer分配存储空间 
  15.      *  参数2: 需要监听的状态类 
  16.      *       kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),         即将启动(进入)的时候 
  17.      *       kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),  即将处理timer事件 
  18.      *       kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), 即将处理source事件 
  19.      *       kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), 即将进入睡眠 
  20.      *       kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),  RunLoop被唤醒 
  21.      *       kCFRunLoopExit = (1UL << 7),          RunLoop退出 
  22.      *       kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU 监听所有状态 
  23.      * 
  24.      */  
  25.     CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {  
  26.         switch (activity) {  
  27.             case kCFRunLoopEntry:  
  28.                 NSLog(@"即将进入RunLoop");  
  29.                 break;  
  30.             case kCFRunLoopBeforeTimers:  
  31.                 NSLog(@"即将处理timer");  
  32.                 break;  
  33.             case kCFRunLoopBeforeSources:  
  34.                 NSLog(@"即将处理source");  
  35.                 break;  
  36.             case kCFRunLoopBeforeWaiting:  
  37.                 NSLog(@"即将进入睡眠");  
  38.                 break;  
  39.             case kCFRunLoopAfterWaiting:  
  40.                 NSLog(@"RunLoop刚从睡眠中唤醒");  
  41.                 break;  
  42.             case kCFRunLoopExit:  
  43.                 NSLog(@"RunLoop即将退出");  
  44.                 break;  
  45.             default:  
  46.                 break;  
  47.         }  
  48.     });  
  49.       
  50.     // 给主线程的RunLoop添加一个观察者,要监听的是RunLoop的哪种运行模式  
  51.     /** 
  52.      *  参数1: 需要给哪个RunLoop添加观察者 
  53.      *  参数2: 需要添加的Observer对象 
  54.      *  参数3: 在哪种模式下可以监听 kCFRunLoopDefaultMode == NSDefaultRunLoopMode 
  55.      */  
  56.     CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);  
  57.       
  58.     // 释放对象  
  59.     CFRelease(observer);  
  60.       
  61.     [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(show) userInfo:nil repeats:YES];  
  62.       
  63. }  
  64.   
  65. - (void)show{  
  66.     NSLog(@"%s", __func__);  
  67. }  
  68.   
  69. @end  

打印查看:

五、CF的内存管理（CoreFoundation）

  1. 凡是带有Create、Copy、Retain等字眼的函数，创建出来的对象，都需要在最后做一次release
    比如CFRunLoopObserverCreate
    release函数：CFRelease(对象);

六、RunLoop处理逻辑

  1.官方版本

  2.网友整理版本

七、RunLoop应用

  1.NSTimer

  2.ImageView显示

  3.PerformSelector

  4.常驻线程

  5.自动释放池

代码示例:
[objc] view plain copy
  1. #import "ViewController.h"  
  2.   
  3. @interface ViewController ()  
  4.   
  5. @property (weak, nonatomic) IBOutlet UIImageView *imageView;  
  6.   
  7. /** 引用线程 */  
  8. @property (nonatomic, strong) NSThread *thread;  
  9.   
  10. @end  
  11.   
  12. @implementation ViewController  
  13.   
  14. - (void)viewDidLoad {  
  15.     [super viewDidLoad];  
  16.     //RunLoop的自动释放池子  
  17.     /* 
  18.      自动释放池什么时候创建和释放 
  19.      1.第一次创建, 是在RunLoop进入的时候创建  对应的状态 = kCFRunLoopEntry 
  20.      2.最后一次释放, 是在RunLoop退出的时候  对应的状态 = kCFRunLoopExit 
  21.      3.其它创建和释放 
  22.      * 每次睡觉的时候都会释放前自动释放池, 然后再创建一个新的 
  23.       
  24.      _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler activities = 0x1, 
  25.      1  = kCFRunLoopEntry  进入RunLoop  创建自动释放池 
  26.       
  27.      _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler activities = 0xa0, 
  28.      160 = kCFRunLoopBeforeWaiting  即将进入睡眠 ,先释放上一次创建的自动释放池, 然后再创建一个新的释放池 
  29.      + 
  30.      kCFRunLoopExit 即将退出RunLoop  释放自动释放池 
  31.       
  32.      */  
  33.       
  34.     NSLog(@"%s", __func__);  
  35.       
  36.     // 添加到RunLoop的默认运行模式下inModes:@[NSDefaultRunLoopMode,UITrackingRunLoopMode]  
  37. //    [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"Snip20151128_3"] afterDelay:3.0];  
  38.     // 指定运行模式进行特定的操作  
  39.     [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"Snip20151128_3"] afterDelay:3.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode,UITrackingRunLoopMode]];  
  40.       
  41. }  
  42.   
  43. // 执行任务1的按钮(创建线程执行任务)  
  44. - (IBAction)oneBtnClick {  
  45.     // 创建线程并且执行任务1  
  46.     self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(operation1) object:nil];  
  47.     [self.thread start];  
  48.       
  49.     // 注意:默认情况下一个线程只能使用一次, 也就是说只能执行一个操作, 执行完毕之后就不能使用了  
  50. }  
  51.   
  52. // 执行任务2的按钮(指定按钮1创建的线程来执行)  
  53. - (IBAction)twoBtnClick {  
  54.       
  55.     // 指定子线程执行任务2  
  56.     [self performSelector:@selector(operation2) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:YES];  
  57. }  
  58.   
  59.   
  60. // 任务1  
  61. - (void)operation1  
  62. {  
  63.     NSLog(@"---start---");  
  64.     // 保证子线程不被销毁  
  65.     // 采用死循环的方式是行不通的  
  66. //    while (1) {  
  67. //        NSLog(@"%s---%@", __func__, [NSThread currentThread]);  
  68. //    }  
  69.       
  70.     // 子线程的NSRunLoop 需要手动创建  
  71.     // 子线程的NSRunLoop 需要手动开启  
  72.     // 如果子线程的NSRunLoop没有设置source or timer,那么子线程的NSRunLoop会立即关闭  
  73.     NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];  
  74. //    [runloop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];  
  75.       
  76.     NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];  
  77.       
  78.     [runLoop addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];  
  79.       
  80.     // 启动RunLoop  
  81.     [runLoop run];  
  82.       
  83.     // 注意点: NSRunLoop只会检查有没有source和timer, 没有就关闭, 不会检查observer  
  84. //    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {  
  85. //          
  86. //    });  
  87. //      
  88. //    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);  
  89. //      
  90. //    // 释放对象  
  91. //    CFRelease(observer);  
  92.       
  93.     // 该代码永远不会被执行  
  94.     NSLog(@"---end---");  
  95. }  
  96.   
  97. // 任务2  
  98. - (void)operation2  
  99. {  
  100.     NSLog(@"%s-----%@", __func__, [NSThread currentThread]);  
  101. }  
  102.   
  103. - (void)test  
  104. {  
  105.     NSLog(@"%s-----%@", __func__, [NSThread currentThread]);  
  106. }  
  107.   
  108. @end  

  执行效果请自行演示

八、RunLoop面试题

  1. 什么是RunLoop？
    1)从字面意思看：运行循环、跑圈
    2)其实它内部就是do-while循环，在这个循环内部不断地处理各种任务（比如Source、Timer、Observer）
    3)一个线程对应一个RunLoop，主线程的RunLoop默认已经启动，子线程的RunLoop得手动启动（调用run方法）
    4)RunLoop只能选择一个Mode启动，如果当前Mode中没有任何Source(Sources0、Sources1)、Timer，那么就直接退出RunLoop
  2.自动释放池什么时候释放？
    通过Observer监听RunLoop的状态
  3.在开发中如何使用RunLoop？什么应用场景？
    3.1 开启一个常驻线程（让一个子线程不进入消亡状态，等待其他线程发来消息，处理其他事件）
     1)在子线程中开启一个定时器
     2)在子线程中进行一些长期监控
   3.2 可以控制定时器在特定模式下执行
   3.3可以让某些事件（行为、任务）在特定模式下执行
   3.4可以添加Observer监听RunLoop的状态，比如监听点击事件的处理（在所有点击事件之前做一些事情）
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原文地址：https://www.cnblogs.com/dannygao/p/7143414.html