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iOS面试题:RunLoop剖析
2019-07-17 15:53 评论:0 阅读:250 Monkey2020
iOS面试题

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一、RunLoop概念

RunLoop是通过内部维护的事件循环(Event Loop)来对事件/消息进行管理的一个对象。

1、没有消息处理时,休眠已避免资源占用,由用户态切换到内核态(CPU-内核态和用户态) 2、有消息需要处理时,立刻被唤醒,由内核态切换到用户态

为什么main函数不会退出?

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

UIApplicationMain内部默认开启了主线程的RunLoop,并执行了一段无限循环的代码(不是简单的for循环或while循环)

//无限循环代码模式(伪代码)
int main(int argc, char * argv[]) {        
    BOOL running = YES;
    do {
        // 执行各种任务,处理各种事件
        // ......
    } while (running);

    return 0;
}

UIApplicationMain函数一直没有返回,而是不断地接收处理消息以及等待休眠,所以运行程序之后会保持持续运行状态。

二、RunLoop的数据结构

NSRunLoop(Foundation)CFRunLoop(CoreFoundation)的封装,提供了面向对象的API RunLoop 相关的主要涉及五个类:

CFRunLoop:RunLoop对象 CFRunLoopMode:运行模式 CFRunLoopSource:输入源/事件源 CFRunLoopTimer:定时源 CFRunLoopObserver:观察者

1、CFRunLoop

pthread(线程对象,说明RunLoop和线程是一一对应的)、currentMode(当前所处的运行模式)、modes(多个运行模式的集合)、commonModes(模式名称字符串集合)、commonModelItems(Observer,Timer,Source集合)构成

2、CFRunLoopMode

由name、source0、source1、observers、timers构成

3、CFRunLoopSource

分为source0和source1两种

  • source0: 即非基于port的,也就是用户触发的事件。需要手动唤醒线程,将当前线程从内核态切换到用户态
  • source1: 基于port的,包含一个 mach_port 和一个回调,可监听系统端口和通过内核和其他线程发送的消息,能主动唤醒RunLoop,接收分发系统事件。 具备唤醒线程的能力

4、CFRunLoopTimer

基于时间的触发器,基本上说的就是NSTimer。在预设的时间点唤醒RunLoop执行回调。因为它是基于RunLoop的,因此它不是实时的(就是NSTimer 是不准确的。 因为RunLoop只负责分发源的消息。如果线程当前正在处理繁重的任务,就有可能导致Timer本次延时,或者少执行一次)。

5、CFRunLoopObserver

监听以下时间点:CFRunLoopActivity

  • kCFRunLoopEntry RunLoop准备启动
  • kCFRunLoopBeforeTimers RunLoop将要处理一些Timer相关事件
  • kCFRunLoopBeforeSources RunLoop将要处理一些Source事件
  • kCFRunLoopBeforeWaiting RunLoop将要进行休眠状态,即将由用户态切换到内核态
  • kCFRunLoopAfterWaiting RunLoop被唤醒,即从内核态切换到用户态后
  • kCFRunLoopExit RunLoop退出
  • kCFRunLoopAllActivities 监听所有状态

6、各数据结构之间的联系

线程和RunLoop一一对应, RunLoop和Mode是一对多的,Mode和source、timer、observer也是一对多的

三、RunLoop的Mode

关于Mode首先要知道一个RunLoop 对象中可能包含多个Mode,且每次调用 RunLoop 的主函数时,只能指定其中一个 Mode(CurrentMode)。切换 Mode,需要重新指定一个 Mode 。主要是为了分隔开不同的 Source、Timer、Observer,让它们之间互不影响。

image

当RunLoop运行在Mode1上时,是无法接受处理Mode2或Mode3上的Source、Timer、Observer事件的

总共是有五种CFRunLoopMode:

  • kCFRunLoopDefaultMode:默认模式,主线程是在这个运行模式下运行

  • UITrackingRunLoopMode:跟踪用户交互事件(用于 ScrollView 追踪触摸滑动,保证界面滑动时不受其他Mode影响)

  • 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

  • GSEventReceiveRunLoopMode:接受系统内部事件,通常用不到

  • kCFRunLoopCommonModes:伪模式,不是一种真正的运行模式,是同步Source/Timer/Observer到多个Mode中的一种解决方案

四、RunLoop的实现机制

image

这张图在网上流传比较广。 对于RunLoop而言最核心的事情就是保证线程在没有消息的时候休眠,在有消息时唤醒,以提高程序性能。RunLoop这个机制是依靠系统内核来完成的(苹果操作系统核心组件Darwin中的Mach)。

image

RunLoop通过mach_msg()函数接收、发送消息。它的本质是调用函数mach_msg_trap(),相当于是一个系统调用,会触发内核状态切换。在用户态调用 mach_msg_trap()时会切换到内核态;内核态中内核实现的mach_msg()函数会完成实际的工作。 即基于port的source1,监听端口,端口有消息就会触发回调;而source0,要手动标记为待处理和手动唤醒RunLoop

Mach消息发送机制 大致逻辑为: 1、通知观察者 RunLoop 即将启动。 2、通知观察者即将要处理Timer事件。 3、通知观察者即将要处理source0事件。 4、处理source0事件。 5、如果基于端口的源(Source1)准备好并处于等待状态,进入步骤9。 6、通知观察者线程即将进入休眠状态。 7、将线程置于休眠状态,由用户态切换到内核态,直到下面的任一事件发生才唤醒线程。

  • 一个基于 port 的Source1 的事件(图里应该是source0)。
  • 一个 Timer 到时间了。
  • RunLoop 自身的超时时间到了。
  • 被其他调用者手动唤醒。

8、通知观察者线程将被唤醒。 9、处理唤醒时收到的事件。

  • 如果用户定义的定时器启动,处理定时器事件并重启RunLoop。进入步骤2。
  • 如果输入源启动,传递相应的消息。
  • 如果RunLoop被显示唤醒而且时间还没超时,重启RunLoop。进入步骤2

10、通知观察者RunLoop结束。

五、RunLoop与NSTimer

一个比较常见的问题:滑动tableView时,定时器还会生效吗? 默认情况下RunLoop运行在kCFRunLoopDefaultMode下,而当滑动tableView时,RunLoop切换到UITrackingRunLoopMode,而Timer是在kCFRunLoopDefaultMode下的,就无法接受处理Timer的事件。 怎么去解决这个问题呢?把Timer添加到UITrackingRunLoopMode上并不能解决问题,因为这样在默认情况下就无法接受定时器事件了。 所以我们需要把Timer同时添加到UITrackingRunLoopModekCFRunLoopDefaultMode上。 那么如何把timer同时添加到多个mode上呢?就要用到NSRunLoopCommonModes

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

Timer就被添加到多个mode上,这样即使RunLoop由kCFRunLoopDefaultMode切换到UITrackingRunLoopMode下,也不会影响接收Timer事件

六、RunLoop和线程

  • 线程和RunLoop是一一对应的,其映射关系是保存在一个全局的 Dictionary 里
  • 自己创建的线程默认是没有开启RunLoop的

1、怎么创建一个常驻线程?

1、为当前线程开启一个RunLoop(第一次调用 [NSRunLoop currentRunLoop]方法时实际是会先去创建一个RunLoop) 1、向当前RunLoop中添加一个Port/Source等维持RunLoop的事件循环(如果RunLoop的mode中一个item都没有,RunLoop会退出) 2、启动该RunLoop

   @autoreleasepool {
        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [runLoop run];
    }

2、输出下边代码的执行顺序

 NSLog(@"1");
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
    NSLog(@"2");
    [self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:10];
    NSLog(@"3");
});
NSLog(@"4");
- (void)test
{
    NSLog(@"5");
}

答案是1423,test方法并不会执行。 原因是如果是带afterDelay的延时函数,会在内部创建一个 NSTimer,然后添加到当前线程的RunLoop中。也就是如果当前线程没有开启RunLoop,该方法会失效。 那么我们改成:

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        NSLog(@"2");
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
        [self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:10];
        NSLog(@"3");
    });

然而test方法依然不执行。 原因是如果RunLoop的mode中一个item都没有,RunLoop会退出。即在调用RunLoop的run方法后,由于其mode中没有添加任何item去维持RunLoop的时间循环,RunLoop随即还是会退出。 所以我们自己启动RunLoop,一定要在添加item后

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        NSLog(@"2");
        [self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:10];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
        NSLog(@"3");
    });

3、怎样保证子线程数据回来更新UI的时候不打断用户的滑动操作?

当我们在子请求数据的同时滑动浏览当前页面,如果数据请求成功要切回主线程更新UI,那么就会影响当前正在滑动的体验。 我们就可以将更新UI事件放在主线程的NSDefaultRunLoopMode上执行即可,这样就会等用户不再滑动页面,主线程RunLoop由UITrackingRunLoopMode切换到NSDefaultRunLoopMode时再去更新UI

[self performSelectorOnMainThread:@selector(reloadData) withObject:nil waitUntilDone:NO modes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

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