Runloop一定要记得的面试题

1.Runloop 和线程的关系?

一个线程对应一个 Runloop。
主线程的默认就有了 Runloop。
子线程的 Runloop 以懒加载的形式创建。
Runloop 存储在一个全局的可变字典里,线程是 key ,Runloop 是 value。

2.RunLoop的运行模式

RunLoop的运行模式共有5种,RunLoop只会运行在一个模式下,要切换模式,就要暂停当前模式,重写启动一个运行模式

- kCFRunLoopDefaultMode, App的默认运行模式,通常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)
- kCFRunLoopCommonModes, 伪模式,不是一种真正的运行模式
- 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

3.runloop内部逻辑?

实际上 RunLoop 就是这样一个函数,其内部是一个 do-while 循环。当你调用 CFRunLoopRun() 时,线程就会一直停留在这个循环里;直到超时或被手动停止,该函数才会返回。


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内部逻辑:

如果是 Timer 事件,处理 Timer 并重新启动循环,跳到第 2 步

如果输入源被触发,处理该事件(文档上是 deliver the event)

如果 RunLoop 被手动唤醒但尚未超时,重新启动循环,跳到第 2 步

事件到达基于端口的输入源(port-based input sources)(也就是 Source0)

Timer 到时间执行

外部手动唤醒

为 RunLoop 设定的时间超时

通知 Observer 已经进入了 RunLoop

通知 Observer 即将处理 Timer

通知 Observer 即将处理非基于端口的输入源(即将处理 Source0)

处理那些准备好的非基于端口的输入源(处理 Source0)

如果基于端口的输入源准备就绪并等待处理,请立刻处理该事件。转到第 9 步(处理 Source1)

通知 Observer 线程即将休眠

将线程置于休眠状态,直到发生以下事件之一

通知 Observer 线程刚被唤醒(还没处理事件)

处理待处理事件

4.autoreleasePool 在何时被释放?

App启动后,苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer,其回调都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。

第一个 Observer 监视的事件是 Entry(即将进入Loop),其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。其 order 是 -2147483647,优先级最高,保证创建释放池发生在其他所有回调之前。

第二个 Observer 监视了两个事件:BeforeWaiting(准备进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池;Exit(即将退出Loop) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池。这个 Observer 的 order 是 2147483647,优先级最低,保证其释放池子发生在其他所有回调之后。

在主线程执行的代码,通常是写在诸如事件回调、Timer回调内的。这些回调会被 RunLoop 创建好的 AutoreleasePool 环绕着,所以不会出现内存泄漏,开发者也不必显示创建 Pool 了。

5. GCD 在Runloop中的使用?

GCD由 子线程 返回到 主线程,只有在这种情况下才会触发 RunLoop。会触发 RunLoop 的 Source 1 事件。

6.AFNetworking 中如何运用 Runloop?

AFURLConnectionOperation 这个类是基于 NSURLConnection 构建的,其希望能在后台线程接收 Delegate 回调。
为此 AFNetworking 单独创建了一个线程,并在这个线程中启动了一个 RunLoop:


+ (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;
}
RunLoop 启动前内部必须要有至少一个 Timer/Observer/Source,所以 AFNetworking 在 [runLoop run] 之前先创建了一个新的 NSMachPort 添加进去了。
通常情况下,调用者需要持有这个 NSMachPort (mach_port) 并在外部线程通过这个 port 发送消息到 loop 内;但此处添加 port 只是为了让 RunLoop 不至于退出,并没有用于实际的发送消息。

- (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];
}

当需要这个后台线程执行任务时,AFNetworking 通过调用 [NSObject performSelector:onThread:..] 将这个任务扔到了后台线程的 RunLoop 中。

7. PerformSelector 的实现原理?

当调用 NSObject 的 performSelecter:afterDelay: 后,实际上其内部会创建一个 Timer 并添加到当前线程的 RunLoop 中。所以如果当前线程没有 RunLoop,则这个方法会失效。

当调用 performSelector:onThread: 时,实际上其会创建一个 Timer 加到对应的线程去,同样的,如果对应线程没有 RunLoop 该方法也会失效。

8.PerformSelector:afterDelay:这个方法在子线程中是否起作用?

不起作用,子线程默认没有 Runloop,也就没有 Timer。可以使用 GCD的dispatch_after来实现

9.事件响应的过程?

苹果注册了一个 Source1 (基于 mach port 的) 用来接收系统事件,其回调函数为 __IOHIDEventSystemClientQueueCallback()。

当一个硬件事件(触摸/锁屏/摇晃等)发生后,首先由 IOKit.framework 生成一个 IOHIDEvent 事件并由 SpringBoard 接收。这个过程的详细情况可以参考这里。SpringBoard 只接收按键(锁屏/静音等),触摸,加速,接近传感器等几种 Event,随后用 mach port 转发给需要的 App 进程。随后苹果注册的那个 Source1 就会触发回调,并调用 _UIApplicationHandleEventQueue() 进行应用内部的分发。

_UIApplicationHandleEventQueue() 会把 IOHIDEvent 处理并包装成 UIEvent 进行处理或分发,其中包括识别 UIGesture/处理屏幕旋转/发送给 UIWindow 等。通常事件比如 UIButton 点击、touchesBegin/Move/End/Cancel 事件都是在这个回调中完成的。

10.手势识别的过程?

当 _UIApplicationHandleEventQueue() 识别了一个手势时,其首先会调用 Cancel 将当前的 touchesBegin/Move/End 系列回调打断。随后系统将对应的 UIGestureRecognizer 标记为待处理。

苹果注册了一个 Observer 监测 BeforeWaiting (Loop即将进入休眠) 事件,这个 Observer 的回调函数是 _UIGestureRecognizerUpdateObserver(),其内部会获取所有刚被标记为待处理的 GestureRecognizer,并执行GestureRecognizer 的回调。

当有 UIGestureRecognizer 的变化(创建/销毁/状态改变)时,这个回调都会进行相应处理。

11.CADispalyLink和Timer哪个更精确?

iOS设备的屏幕刷新频率是固定的,CADisplayLink在正常情况下会在每次刷新结束都被调用,精确度相当高。

NSTimer的精确度就显得低了点,比如NSTimer的触发时间到的时候,runloop如果在阻塞状态,触发时间就会推迟到下一个runloop周期。并且 NSTimer新增了tolerance属性,让用户可以设置可以容忍的触发的时间的延迟范围。

CADisplayLink使用场合相对专一,适合做UI的不停重绘,比如自定义动画引擎或者视频播放的渲染。NSTimer的使用范围要广泛的多,各种需要单次或者循环定时处理的任务都可以使用。

在UI相关的动画或者显示内容使用 CADisplayLink比起用NSTimer的好处就是我们不需要在格外关心屏幕的刷新频率了,因为它本身就是跟屏幕刷新同步的。

补充

为什么子线程RunLoop需要手动开启

RunLoop是iOS中处理循环事件以及管理和处理消息的对象,通过在runloop中注册不同的观察者对象和回调处理来处理source0和source1事件。通过简单的的示例我们来观察一下为什么子线程RunLoop需要手动开启。


- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
NSLog(@"1");
[self performSelector:@selector(testPerformSelector) withObject:nil afterDelay:2];
NSLog(@"2");
});
}

- (void)testPerformSelector {
NSLog(@"3");
}

我们运行一下可看到如下打印效果 :
1 2
如果我们在子线程中获取该线程中的runloop,我们在看下打印结果

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
NSLog(@"1");
[self performSelector:@selector(testPerformSelector) withObject:nil afterDelay:2];
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];
NSLog(@"2");
});
}

- (void)testPerformSelector {
NSLog(@"3");
}

输出结果如下:
1 3 2
如同我们所知道的那样,performSelector:withObject:afterDelay:是在当前runloop中注册了一个Timer事件,但是当前线程并没有处理该Timer事件,结合runloop源码我们探索一下


CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent(void) {
CHECK_FOR_FORK();
CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)_CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoop);
if (rl) return rl;
return _CFRunLoopGet0(pthread_self());
}

_CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
_CFUnlock(&loopsLock);
// __CFRunLoops是个CFMutableDictionaryRef类型的全局变量,用来保存RunLoop。这里首先判断有没有这个全局变量,如果没有就新创建一个这个全局变量,并同时创建一个主线程对应的runloop
CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
// 创建一个主线程对应的runloop。
CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
// 保存主线程
CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);
if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
CFRelease(dict);
}
CFRelease(mainLoop);
__CFLock(&loopsLock);
}
// 根据线程取其对应的runloop
CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
__CFUnlock(&loopsLock);
// 如果这个线程没有对应的runloop,就新建立一个runloop对象
if (!loop) {
//RunLoop 懒加载的方式!!!
CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
__CFLock(&loopsLock);
loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
if (!loop) {
CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);
loop = newLoop;
}
// don't release run loops inside the loopsLock, because CFRunLoopDeallocate may end up taking it
__CFUnlock(&loopsLock);
CFRelease(newLoop);
}
if (pthread_equal(t, pthread_self())) {
_CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL);
if (0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)) {
// 注册一个回调,当线程销毁时一同销毁对应的runloop
_CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr, (void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-1), (void (*)(void *))__CFFinalizeRunLoop);
}
}
return loop;
}


当调用 [NSRunloop currentLoop]的时候,会将当前线程的指针传入_CFRunLoopGet0函数中,会将当前线程和当前线程对应的runloop对象保存在一个全局的容器里面,如果当前线程没有runloop,会使用懒加载的方式创建一个runloop,并保存到全局的容器中,这也就解释了为什么子线程的runloop需要手动的获取,而不是默认开启的了,并且每个子线程和该线程下的runloop是一一对应的关系。


作者:Silence_xl
链接:https://www.jianshu.com/p/38eef7adda94



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