RunLoop的应用场景(一)- 保证线程长久存活

在iOS开发过程中,有时候我们不希望一些花费时间比较长的操作阻塞主线程,导致界面卡顿,那么我们就会创建一个子线程,然后把这些花费时间比较长的操作放在子线程中来处理。可是当子线程中的任务执行完毕后,子线程就会被销毁掉。

当子线程中的任务执行完毕后,线程就被立刻销毁了。如果程序中,需要经常在子线程中执行任务,频繁的创建和销毁线程,会造成资源的浪费。这时候我们就可以使用RunLoop来让该线程长时间存活而不被销毁。

说明

因为RunLoop 里有很多新的平时基本很难接触到的概念或者对象,所以如果从RunLoop是啥,里面包含啥,为什么是这样讲起,难免太迷茫,太晦涩难懂。大多数关于RunLoop 的文章也是从基础讲起的,文章也比较长,可能看了三分之一,就已经懵了,没了技术看下去的动力。所以我决定先从RunLoop的使用场景和用法讲起,看到了一些用法和现象,再去看它的实现就要容易理解的多了。
文章中的示例代码,我会在文章末提供一个关于RunLoop的示例Demo。

RunLoop的使用场景

下面介绍一下,可以使用RunLoop的几个使用场景(本想一篇写完,无奈一个使用场景就让文章很长了,还是分几篇来讲吧)。

1.保证线程的长时间存活

在iOS开发过程中,有时候我们不希望一些花费时间比较长的操作阻塞主线程,导致界面卡顿,那么我们就会创建一个子线程,然后把这些花费时间比较长的操作放在子线程中来处理。可是当子线程中的任务执行完毕后,子线程就会被销毁掉。
** 怎么来验证上面这个结论呢?**
首先,我们创建一个HLThread类,继承自NSThread,然后重写dealloc 方法。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
@interface HLThread : NSThread

@end

@implementation HLThread

- (void)dealloc
{
NSLog(@"%s",__func__);
}

@end

然后,在控制器中用HLThread创建一个线程,执行一个任务,观察任务执行完毕后,线程是否被销毁。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];

// 1.测试线程的销毁
[self threadTest];
}

- (void)threadTest
{
HLThread *subThread = [[HLThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(subThreadOpetion) object:nil];
[subThread start];
}

- (void)subThreadOpetion
{
@autoreleasepool {
NSLog(@"%@----子线程任务开始",[NSThread currentThread]);
[NSThread sleepForTimeInterval:3.0];
NSLog(@"%@----子线程任务结束",[NSThread currentThread]);
}
}

控制台输出的结果如下:

1
2
3
2016-12-01 16:44:25.559 RunLoopDemo[4516:352041] <HLThread: 0x608000275680>{number = 4, name = (null)}----子线程任务开始
2016-12-01 16:44:28.633 RunLoopDemo[4516:352041] <HLThread: 0x608000275680>{number = 4, name = (null)}----子线程任务结束
2016-12-01 16:44:28.633 RunLoopDemo[4516:352041] -[HLThread dealloc]

当子线程中的任务执行完毕后,线程就被立刻销毁了。如果程序中,需要经常在子线程中执行任务,频繁的创建和销毁线程,会造成资源的浪费。这时候我们就可以使用RunLoop来让该线程长时间存活而不被销毁。

我们将上面的示例代码修改一下,修改后的代码过程为,创建一个子线程,当子线程启动后,启动runloop,点击视图,会在子线程中执行一个耗时3秒的任务(其实就是让线程睡眠3秒)。

修改后的代码如下:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];

// 1.测试线程的销毁
[self threadTest];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
[self performSelector:@selector(subThreadOpetion) onThread:self.subThread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}

- (void)threadTest
{
HLThread *subThread = [[HLThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(subThreadEntryPoint) object:nil];
[subThread setName:@"HLThread"];
[subThread start];
self.subThread = subThread;
}

/**
子线程启动后,启动runloop
*/
- (void)subThreadEntryPoint
{
@autoreleasepool {
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
//如果注释了下面这一行,子线程中的任务并不能正常执行
[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSRunLoopCommonModes];
NSLog(@"启动RunLoop前--%@",runLoop.currentMode);
[runLoop run];
}
}

/**
子线程任务
*/
- (void)subThreadOpetion
{
NSLog(@"启动RunLoop后--%@",[NSRunLoop currentRunLoop].currentMode);
NSLog(@"%@----子线程任务开始",[NSThread currentThread]);
[NSThread sleepForTimeInterval:3.0];
NSLog(@"%@----子线程任务结束",[NSThread currentThread]);
}

@end

先看控制台输出结果:

1
2
3
4
5
6
7
2016-12-01 17:22:44.396 RunLoopDemo[4733:369202] 启动RunLoop前--(null)
2016-12-01 17:22:49.285 RunLoopDemo[4733:369202] 启动RunLoop后--kCFRunLoopDefaultMode
2016-12-01 17:22:49.285 RunLoopDemo[4733:369202] <HLThread: 0x60000027cb40>{number = 4, name = HLThread}----子线程任务开始
2016-12-01 17:22:52.359 RunLoopDemo[4733:369202] <HLThread: 0x60000027cb40>{number = 4, name = HLThread}----子线程任务结束
2016-12-01 17:22:55.244 RunLoopDemo[4733:369202] 启动RunLoop后--kCFRunLoopDefaultMode
2016-12-01 17:22:55.245 RunLoopDemo[4733:369202] <HLThread: 0x60000027cb40>{number = 4, name = HLThread}----子线程任务开始
2016-12-01 17:22:58.319 RunLoopDemo[4733:369202] <HLThread: 0x60000027cb40>{number = 4, name = HLThread}----子线程任务结束

有几点需要注意:
1.获取RunLoop只能使用 [NSRunLoop currentRunLoop] 或 [NSRunLoop mainRunLoop];
2.即使RunLoop开始运行,如果RunLoop 中的 modes 为空,或者要执行的mode里没有item,那么RunLoop会直接在当前loop中返回,并进入睡眠状态。
3.自己创建的Thread中的任务是在kCFRunLoopDefaultMode这个mode中执行的。
4.在子线程创建好后,最好所有的任务都放在AutoreleasePool中。

注意点一解释
RunLoop官方文档中的第二段中就已经说明了,我们的应用程序并不需要自己创建RunLoop,而是要在合适的时间启动runloop。
CF框架源码中有CFRunLoopGetCurrent(void)CFRunLoopGetMain(void),查看源码可知,这两个API中,都是先从全局字典中取,如果没有与该线程对应的RunLoop,那么就会帮我们创建一个RunLoop(创建RunLoop的过程在函数_CFRunLoopGet0(pthread_t t)中)。

注意点二解释
这一点,可以将示例代码中的[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSRunLoopCommonModes];,可以看到注释掉后,无论我们如何点击视图,控制台都不会有任何的输出,那是因为mode 中并没有item任务。经过NSRunLoop封装后,只可以往mode中添加两类item任务:NSPort(对应的是source)、NSTimer,如果使用CFRunLoopRef,则可以使用C语言API,往mode中添加source、timer、observer。
如果不添加[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSRunLoopCommonModes];,我们把runloop的信息输出,可以看到:

添加port前的RunLoop

如果我们添加上[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSRunLoopCommonModes];,再把RunLoop的信息输出,可以看到:

添加port后的RunLoop

注意点三解释
怎么确认自己创建的子线程上的任务是在kCFRunLoopDefaultMode这个mode中执行的呢?
我们只需要在执行任务的时候,打印出该RunLoop的currentMode即可。
因为RunLoop执行任务是会在mode间切换,只执行该mode上的任务,每次切换到某个mode时,currentMode就会更新。源码请下载:CF框架源码
CFRunLoopRun()方法中会调用CFRunLoopRunSpecific()方法,而CFRunLoopRunSpecific()方法中有这么两行关键代码:

1
2
3
4
5
6
CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, false);
......这中间还有好多逻辑代码
CFRunLoopModeRef previousMode = rl->_currentMode;
rl->_currentMode = currentMode;
...... 这中间也有一堆的逻辑
rl->_currentMode = previousMode;

我测试后,控制台输出的是:

1
2
3
2016-12-02 11:09:47.909 RunLoopDemo[5479:442560] 启动RunLoop后--kCFRunLoopDefaultMode
2016-12-02 11:09:47.910 RunLoopDemo[5479:442560] <HLThread: 0x608000270a80>{number = 4, name = HLThread}----子线程任务开始
2016-12-02 11:09:50.984 RunLoopDemo[5479:442560] <HLThread: 0x608000270a80>{number = 4, name = HLThread}----子线程任务结束

注意点四解释
关于AutoReleasePool的官方文档中有提到:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
If you spawn a secondary thread.
You must create your own autorelease pool block as soon as the thread begins executing;
otherwise, your application will leak objects. (See Autorelease Pool Blocks and Threads for details.)

Each thread in a Cocoa application maintains its own stack of autorelease pool blocks.
If you are writing a Foundation-only program or if you detach a thread, you need to create your own autorelease pool block.
If your application or thread is long-lived and potentially generates a lot of autoreleased objects,
you should use autorelease pool blocks (like AppKit and UIKit do on the main thread);
otherwise, autoreleased objects accumulate and your memory footprint grows.
If your detached thread does not make Cocoa calls, you do not need to use an autorelease pool block.

AFNetworking中的RunLoop案例

在AFNetworking 2.6.3之前的版本,使用的还是NSURLConnection,可以在AFURLConnectionOperation中找到使用RunLoop的源码:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
@autoreleasepool {
[[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[runLoop run];
}
}

+ (NSThread *)networkRequestThread {
static NSThread *_networkRequestThread = nil;
static dispatch_once_t oncePredicate;
dispatch_once(&oncePredicate, ^{
_networkRequestThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:) object:nil];
[_networkRequestThread start];
});
return _networkRequestThread;
}

AFNetworking都是通过调用 [NSObject performSelector:onThread:..] 将这个任务扔到了后台线程的 RunLoop 中。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
- (void)start {
[self.lock lock];
if ([self isCancelled]) {
[self performSelector:@selector(cancelConnection) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];
} else if ([self isReady]) {
self.state = AFOperationExecutingState;
[self performSelector:@selector(operationDidStart) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];
}
[self.lock unlock];
}

我们在使用NSURLConnection或者NSStream时,也需要考虑到RunLoop问题,因为默认情况下这两个类的对象生成后,都是在当前线程的NSDefaultRunLoopMode模式下执行任务。如果是在主线程,那么就会出现滚动ScrollView以及其子视图时,主线程的RunLoop切换到UITrackingRunLoopMode模式,那么NSURLConnection或者NSStream的回调就无法执行了。

要解决这个问题,有两种方式:
第一种方式是创建出NSURLConnection对象或者NSStream对象后,再调用- (void)scheduleInRunLoop:(NSRunLoop *)aRunLoop forMode:(NSRunLoopMode)mode,设置RunLoopMode即可。需要注意的是NSURLConnection必须使用其初始化构造方法- (nullable instancetype)initWithRequest:(NSURLRequest *)request delegate:(nullable id)delegate startImmediately:(BOOL)startImmediately来创建对象,设置Mode才会起作用。

第二种方式,就是所有的任务都在子线程中执行,并保证子线程的RunLoop正常运行即可(即上面AFNetworking的做法,因为主线程的RunLoop切换到UITrackingRunLoopMode,并不影响其他线程执行哪个mode中的任务,计算机CPU是在每一个时间片切换到不同的线程去跑一会,呈现出的多线程效果)。

文中的示例代码都来自:RunLoopDemos中的RunLoopDemo01

参考资料

好的书籍都是值得反复看的,那好的文章,好的资料也值得我们反复看。我们在不同的阶段来相同的文章或资料或书籍都能有不同的收获,那它就是好文章,好书籍,好资料。
关于iOS 中的RunLoop资料非常的少,以下这些资料都是非常好的。

  • CF框架源码(这是一份很重要的源码,可以看到CF框架的每一次迭代,我们可以下载最新的版本来分析,或与以下文章对比学习。目前最新的是CF-1153.18.tar.gz)
  • RunLoop官方文档(学习iOS的任何技术,官方文档都是入门或深入的极好手册;我们也可以在Xcode—>Help—>Docementation and API Reference —>搜索RunLoop—> Guides(59)—>《Threading Programming Guide:Run Loops》这篇即是)
  • 深入理解RunLoop(不要看到右边滚动条很长,其实文章占篇幅2/5左右,下面有很多的评论,可见这篇文章的火热)
  • RunLoop个人小结(这是一篇总结的很通俗容易理解的文章)
  • sunnyxx线下分享RunLoop(这是一份关于线下分享与讨论RunLoop的视频,备用地址:https://pan.baidu.com/s/1pLm4Vf9
  • iPhonedevwiki中的CFRunLoop(commonModes中其实包含了三种Mode,我们通常知道两种,还有一种是啥,你知道么?)
  • 维基百科中的Event loop(可以看看这篇文章了解一下事件循环)

作者:Haley_Wong
链接:https://www.jianshu.com/p/902741bcf707
來源:简书
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。