iOS 金三银四涨薪系列(5) runloop & 计时器

runloop

runloop是什么？

• 系统内部存在管理事件的循环机制
• runloop 是利用这个循环，管理消息和事件的对象。

runloop 是否等于 while(1) { do something ... } ？

• 不是
• while(1) 是一个忙等的状态，需要一直占用资源。
• runloop 没有消息需要处理时进入休眠状态，消息来了，需要处理时才被唤醒。

runloop的基本模式

• iOS中有五种runLoop模式
• UIInitializationRunLoopMode（启动后进入的第一个Mode，启动完成后就不再使用，切换到 kCFRunLoopDefaultMode）
• kCFRunLoopDefaultMode（App的默认Mode，通常主线程是在这个 Mode 下运行）
• 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）
• NSRunLoopCommonModes （这是一个伪Mode，等效于NSDefaultRunLoopMode和NSEventTrackingRunLoopMode的结合 ）
• GSEventReceiveRunLoopMode（接受系统事件的内部 Mode，通常用不到）

runLoop的基本原理

• 系统中的主线程会默认开启runloop检测事件，没有事件需要处理的时候runloop会处于休眠状态。
• 一旦有事件触发，例如用户点击屏幕，就会唤醒runloop使进入监听状态，然后处理事件。
• 事件处理完成后又会重新进入休眠，等待下一次事件唤醒

runloop和线程的关系

• runloop和线程一一对应。
• 主线程的创建的时候默认开启runloop，为了保证程序一直在跑。
• 支线程的runloop是懒加载的，需要手动开启。

runloop事件处理流程

• 事件会触发runloop的入口函数CFRunLoopRunSpecific，函数内部首先会通知observer把状态切换成kCFRunLoopEntry，然后通过__CFRunLoopRun启动runloop处理事件
• __CFRunLoopRun的核心是是一个do - while循环，循环内容如下

runloop是怎么被唤醒的

• 没有消息需要处理时，休眠线程以避免资源占用。从用户态切换到内核态，等待消息；
• 有消息需要处理时，立刻唤醒线程，回到用户态处理消息；
• source0通过屏幕触发直接唤醒
• source0通过调用mach_msg()函数来转移当前线程的控制权给内核态/用户态。

什么是用户态、核心态

• 内核态：运行操作系统程序 ，表示一个应用进程执行系统调用后，或I/O 中断，时钟中断后，进程便处于内核执行
• 用户态：运行用户程序 ，表示进程正处于用户状态中执行

runloop的状态

CFRunLoopObserverRef observerRef = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        switch (activity) {
            case kCFRunLoopEntry: NSLog(@"runloop启动"); break;
            case kCFRunLoopBeforeTimers: NSLog(@"runloop即将处理timer事件"); break;
            case kCFRunLoopBeforeSources: NSLog(@"runloop即将处理sources事件"); break;
            case kCFRunLoopBeforeWaiting: NSLog(@"runloop即将进入休眠"); break;
            case kCFRunLoopAfterWaiting: NSLog(@"runloop被唤醒"); break;
            case kCFRunLoopExit: NSLog(@"runloop退出"); break;
            default: break;
        }
    });
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observerRef, kCFRunLoopDefaultMode);
}
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runLoop 卡顿检测的方法

• NSRunLoop 处理耗时主要下面两种情况
  • kCFRunLoopBeforeSources 和 kCFRunLoopBeforeWaiting 之间
  • kCFRunLoopAfterWaiting 之后
• 上述两个时间太长，可以判定此时主线程卡顿
• 可以添加Observer到主线程Runloop中，监听Runloop状态切换耗时，监听卡顿
  • 用一个do-while循环处理路基，信号量设置阈值判断是否卡顿
  • dispatch_semaphore_wait 返回值 非0 表示timeout卡顿发生
  • 获取卡顿的堆栈传至后端，再分析

怎么启动一个常驻线程

// 创建线程
NSThread *thread = [[NSThread alloc]  initWithTarget:self selector:@selector(play) object:nil];
[thread start];
​
// runloop保活
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    
// 处理事件
[self performSelector:@selector(test) onThread:thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
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计时器

NSTimer、CADisplayLink、dispatch_source_t 的优劣

• NSTimer
  • 优点在于使用的是target-action模式，简单好用
  • 缺点是容易不小心造成循环引用。需要依赖runloop，runloop如果被阻塞就要延迟到下一次runloop周期才执行，所以时间精度上也略为不足
• CADisplayLink
  • 优点是精度高，每次刷新结束后都调用，适合不停重绘的计时，例如视频
  • 缺点容易不小心造成循环引用。selector循环间隔大于重绘每帧的间隔时间，会导致跳过若干次调用机会。不可以设置单次执行。
• dispatch_source_t
  • 基于GCD，精度高，不依赖runloop，简单好使，最喜欢的计时器
  • 需要注意的点是使用的时候必须持有计时器，不然就会提前释放。

NSTimer在子线程执行会怎么样？

• NSTimer在子线程调用需要手动开启子线程的runloop
• [[NSRunLoop currentRunLoop] run];

NSTimer为什么不准？

如果runloop正处在阻塞状态的时候NSTimer到达触发时间，NSTimer的触发会被推迟到下一个runloop周期

NSTimer的循环引用？

timer和target互相强引用导致了循环引用。可以通过中间件持有timer & target解决

GCD计时器

NSTimeInterval interval = 1.0;
_timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0));
dispatch_source_set_timer(_timer, dispatch_walltime(NULL, 0), interval * NSEC_PER_SEC, 0);
dispatch_source_set_event_handler(_timer, ^{
    NSLog(@"GCD timer test");
});
dispatch_resume(_timer);
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