为什么iOS App可以响应事件？- RunLoop

什么是RunLoop？

  • 顾名思义
    • 运行循环
    • 在程序运行过程中循环做一些事情
  • 应用范畴
    • 定时器(Timer), PerformSelector
    • GCD Async Main Queue
    • 事件响应，手势识别，界面刷新
    • 网络请求
    • AutoReleasePoll

如果没有RunLoop?

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int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        NSLog(@"Hello, World!");
    }
    return 0;
}
  • 执行完 return 0后，会退出程序

如果有了RunLoop？

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int main(int argc, char * argv[]) {
    NSString * appDelegateClassName;
    @autoreleasepool {
        // Setup code that might create autoreleased objects goes here.
        appDelegateClassName = NSStringFromClass([AppDelegate class]);
    }
    return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
  • 程序不会马上退出，而是保持运行状态
  • RunLoop的基本作用
    • 保持程序的持续运行
    • 处理App中的各种事件(比如触摸事件，定时器事件等)
    • 节省CPU资源，提高程序性能：该做事时做事，该休息时休息

以下为猜想的RunLoop执行的伪代码:

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int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        int retVal = 0;
        do {
            // 睡眠中等待消息
            int messagge = sleep_and_wait();
            // 处理消息
            retVal = process_message(messagge);
            
        } while (0 == retVal);
    }
    return 0;
}

RunLoop对象

  • iOS中有2套API来访问和使用RunLoop
  • Foundation:NSRunLoop
  • Core Foundation: CFRunLoopRef
  • NSRunLoop 和 CFRunLoopRef 都代表着RunLoop对象
    • NSRunLoop 是基于 CFRunLoopRef的一层ObjC封装
    • CFRunLoopRef是开源的。

RunLoop与线程

  • 每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象
  • RunLoop保存在一个全局的Dictionary里，线程作为key，RunLoop作为value
  • 线程刚创建时并没有RunLoop对象，RunLoop会在第一次获取它时创建
  • RunLoop会在线程结束时销毁
  • 主线程的RunLoop已经自动获取(创建), 子线程默认没有开启RunLoop

获取RunLoop对象

  • Foundation

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    [NSRunLoop currentRunLoop]; // 获取当前线程的RunLoop对象
[NSRunLoop mainRunLoop];    // 获取主线线程的RunLoop对象

  • Core Foundaation

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    CFRunLoopGetCurrent();      // 获取当前线程的RunLoop对象
CFRunLoopGetMain();         // 获取主线线程的RunLoop对象

CFRunLoopModeRef

定义

  • CFRunLoopRef代表RunLoop的运行模式
  • 一个RunLoop包含若干个Mode, 每个Mode又包含了若干个Source0/ Source1/ Timer/ Observer
  • RunLoop启动时只能选择其中一个Mode，作为currentMode
  • 如果需要切换Mode，只能退出当前Loop，再重新选择一个Mode进入
    • 不同组的Source0/Source1/Timer/Observer能分隔出来，互不影响
  • 如果Mode里没有任何Source0/Source1/Timer/Observer, RunLoop会立马退出

两种常见Mode

  • KCFRunLoopDefaultMode(NSDefaultRunLoopMode):App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
  • UITrackingRunnLoopMode:界面跟踪Mode，用于ScrollView追踪滑动触摸，保证界面滑动时不受其他Mode影响

CFRunLoopModeRef

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/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),					// 即将进入Loop
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),  // 即将处理Timer
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),	// 即将处理Source
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),	// 即将进入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),	// 刚从休眠中唤醒
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),					// 即将推出Loop
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

添加Observer监听RunLoop的所有状态

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// 创建Observer
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
      switch (activity) {
        case kCFRunLoopEntry:
            NSLog(@"kCFRunLoopEntry");
            break;
        case kCFRunLoopBeforeTimers:
            NSLog(@"kCFRunLoopBeforeTimers");
            break;
        case kCFRunLoopBeforeSources:
            NSLog(@"kCFRunLoopBeforeSources");
            break;
        case kCFRunLoopBeforeWaiting:
            NSLog(@"kCFRunLoopBeforeWaiting");
            break;
        case kCFRunLoopAfterWaiting:
            NSLog(@"kCFRunLoopAfterWaiting");
            break;
        default:
            break;
    }
    });
    // 添加Observer
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer , kCFRunLoopCommonModes);
    // 释放observer
    CFRelease(observer);

RunLoop Mode切换

  • 同上述监控RunLoop状态一样，我们只监控 Entry 和 Exit

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    switch (activity) {
            case kCFRunLoopEntry:{
                CFRunLoopMode mode = CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopGetCurrent());
                NSLog(@"kCFRunLoopEntry - %@", mode);
                CFRelease(mode);
                break;
            }
            case kCFRunLoopExit:{
                CFRunLoopMode mode = CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopGetCurrent());
                NSLog(@"kCFRunLoopExit - %@", mode);
                CFRelease(mode);
                break;
            }
            default:
                break;
        }

  • 我们在页面上拖入一个 UITextView

  • 观察在拖动 UITextView 前后，监控 Mode 切换

  • 输出如下:

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    // 滑动开始
// 先退出defaultMode
kCFRunLoopExit - kCFRunLoopDefaultMode
// 再进入 trackingMode
kCFRunLoopEntry - UITrackingRunLoopMode
  
// 滑动结束
// 先推出 trackingMode
kCFRunLoopExit - UITrackingRunLoopMode
// 再进入 defaultMode
kCFRunLoopEntry - kCFRunLoopDefaultMode

RunLoop的运行逻辑

以下图片来自苹果官网

image-20201119113520110

  • Source0
    • 触摸事件处理
    • performSelector: onThread:
  • Source1
    • 基于Port的线程间通信
    • 系统事件捕捉
  • Timers
    • NSTimer
    • performSelector: withObject: afrerDelay:
  • Observers
    • 用于监听RunLoop的状态
    • UI刷新(beforeWaiting)
    • Autorelease pll(Before Waiting)

屏幕快照 2020-11-19 上午11.37.35

  • 01, 通知 Observers: 进入Loop
  • 02, 通知 Observers: 即将处理 Timers
  • 03, 通知 Observers: 即将处理 Sources
  • 04, 处理Blocks
  • 05, 处理Source0 (有可能会再次处理 Blocks)
  • 06, 如果存在Source1，就跳转第8步
  • 07, 通知 Observers: 开始休眠(等待消息唤醒)
  • 08, 通知 Observers: 结束休眠(被某个消息唤醒)
    1. 处理Timer
    2. 处理 GCD Async To Main Queue
    3. 处理 Source1
  • 09, 处理 Blocks
  • 10, 根据前面的执行结果,决定如何操作
    1. 回到第 02步
    2. 退出 Loop
  • 11, 通知Observers: 退出Loop