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  • 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
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