Runloop相关探索

Runloop 和 线程

CFRunloop中已经说明了一个线程及其runloop的对应关系,现在以iOS中NSThread的实际使用来说明runloop在线程中的意义。

在iOS中直接使用NSThread有一下几种方式,但是归根到底,当一个线程需要长时间的去跟踪一个任务的时候,这几种方式做的事情是一样的,只不过接口名称和参数不一样,感觉是为了使用起来更加方便。因为这些接口内部都需要依赖runloop去实现事件的监听,这个可以通过调用堆栈证实。

- (void)performSelectorInBackground:(SEL)aSelector withObject:(id)arg

- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait

以上两个方法都是NSObject的方法,可以直接通过一个对象来创建一个线程。第二个方法具有更多的灵活性,它可以让你自己指定线程,第一个方法是自己默认创建一个线程。第二个方法的最后一个参数是指定是否等待aSelector执行完毕。

+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(id)argument;

该方法是NSThread的类方法,跟第一个方法是类似的功能。

下面通过在子线程发起一个网络请求,去发现一些问题,然后通过runloop去解释原因,并推测API背后的实现方式。

- (void)viewDidLoad {
 
    [super viewDidLoad];
 
    [self performSelectorInBackground:@selector(multiThread) withObject:nil];
}
- (void)multiThread
 
{
    if (![NSThread isMainThread]) {
        self.request = [[NSMutableURLRequest alloc]
 
                                        initWithURL:[NSURL URLWithString:@"
                                        http://www.baidu.com"]
 
                                        cachePolicy:NSURLCacheStorageNotAllowed
 
                                        timeoutInterval:10];
 
        [self.request setHTTPMethod: @"GET"];
 
        self.connection =[[NSURLConnection alloc] initWithRequest:self.request
 
                                                         delegate:self
 
                                                 startImmediately:YES];
    }
}
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveResponse:(
    NSURLResponse *)response{
 
    NSLog(@"network callback");
 
}

运行之后,可以发现在子线程中发起的网络请求,回调没有被调用。大致猜测可能跟runloop有关系,也就是子线程的runloop中没有注册网络回调的消息,所以该子线程自己相关的runloop没有收到回调。实际上- (instancetype)initWithRequest:(NSURLRequest *)request delegate:(id)delegate startImmediately:(BOOL) 这个方法的第三个参数的bool值表示是否在创建完NSURLConnection对象之后立刻发起请求,一般情况下是YES,什么时候会传NO呢。

事实上,对于以上这种方式创建的线程,默认是没有生成该线程对应的runloop的。也就是说这种情况下,需要自己去创建对应线程的runloop,并且让他run起来,去不断监听各种往runloop里注册的消息。但是对于主线程而言,其对应的runloop会由系统建立,并且自己run起来。由于平时工作在主线程下,这些工作大部分情况下不需要人为参与,所以一到子线程就会有各种问题。子线程中起timer没有生效也是相同的原因。所以以上函数第三个参数的意思就是,如果是当前线程已经runloop跑起来的情况下,传YES。除此之外,需要自己创建runloop去run,再将网络请求消息注册到runloop中。

现在根据以上分析修改代码:

self.request = [[NSMutableURLRequest alloc]
 
                                initWithURL:[NSURL URLWithString:@"http://
                                www.baidu.com"]
 
                                cachePolicy:NSURLCacheStorageNotAllowed
 
                                timeoutInterval:10];
 
[self.request setHTTPMethod: @"GET"];
 
self.connection =[[NSURLConnection alloc] initWithRequest:self.request
 
                                                 delegate:self
 
                                         startImmediately:NO];
 
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
 
[runLoop run];
 
[self.connection scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:
NSDefaultRunLoopMode];
 
[self.connection start];

运行之后发现回调仍然没有被调用,其实在这里卡了很久。后来一次偶然的调试中发现,代码运行到 [runLoop run]; 就没有然后了。后面的代码一直就没有被执行,现在修改代码如下:

self.request = [[NSMutableURLRequest alloc]
 
                                initWithURL:[NSURL URLWithString:@"http://
                                www.baidu.com"]
 
                                cachePolicy:NSURLCacheStorageNotAllowed
 
                                timeoutInterval:10];
 
[self.request setHTTPMethod: @"GET"];
 
self.connection =[[NSURLConnection alloc] initWithRequest:self.request
 
                                                 delegate:self
 
                                         startImmediately:NO];
 
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
 
[self.connection scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:
NSDefaultRunLoopMode];
 
[self.connection start];
 
[runLoop run];

然后就发现网络回调被调用了。

之后分析了一下调用堆栈:

第一个:在multiThread里面是这样的:

multiThread.png

第二个:网络回调里面是这样的:

http://7xqgnx.com1.z0.glb.clouddn.com/Runloop2.png

通过堆栈可以得知,这两个函数都是由线程6调用的,也就是创建的子线程,但是堆栈中的内容很不一样。很显然第二个是从runloop调出的,并且是Sources0这个消息调出的。而第一个是线程运行时候的初始化方法。所以当调用runlooprun的时候,其实是线程进入自己的runloop去监听时间了,从此以后,所有的代码都会从runloop CALLOUT出来。所以这种情况下,需要把先把消息注册到runloop中,让runloop跑起来是最后需要做的事情。

以下是开源库AFNetworking网络请求的实现:

- (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];
}
+ (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使用的是- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread*)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait这个方法,但是为什么它没有使用- (void)performSelectorInBackground:(SEL)aSelector withObject:(id)arg这个方法呢?

通过断点,发现了AFNetwokring网络请求中一些函数的调用顺序:

1.networkRequestThread

2.networkRequestThreadEntryPoint

3.operationDidStart

为什么operationDidStart会在networkRequestThreadEntryPoint之后调用?

在networkRequestThreadEntryPoint里主要是生成网络线程的runloop并且让它跑起来,里面的 [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];这主要是为了在没有任何网络请求的时候让网络线程保持监听状态,否则网络线程的loop会直接返回,之后再调用网络线程请求就没有意义了。再结合调用堆栈,发现operationDidStart是在runloop callout出来的,而networkRequestThreadEntryPoint是网络线程的入口方法。这跟之前的例子是一样的。所以,我猜测- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait这个方法背后是由主线程将aSelector作为消息注册到runloop中时间发生在networkRequestThreadEntryPoint方法调用之前,所以在networkRequestThreadEntryPoint方法中调用,NSRunLoopcurrentRunLoop的时候其实runloop本身应该已经被创建了。原因是因为在这个地方断点 ,打印runloop对象可以发现里面已经注册了source0的消息,如下截图:

http://7xqgnx.com1.z0.glb.clouddn.com/Runloop3.png

也就是说父线程在- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait 函数中将aSelector注册成source0,这是该函数背后的大致实现。通过查阅apple官方文档,基本属实,如下所示:

http://7xqgnx.com1.z0.glb.clouddn.com/Runloop4.png

通过上面的分析,可以得出使用performSelector方法可以将子线程runloop的初始化实现在子线程的初始化方法里实现,如果使用performSelectorInBackground

方法,那么子线程runloop的初始化和业务逻辑就会混到一起,并且每一次都会重新初始化。AFNetworking通过一个静态全局的子线程去管理所有的网络请求,其对应的runloop也只需要初始化一次。

通过以上分析,可以知道如果需要让一个子线程去持续的监听时间,就需要启动它的runloop并且忘其中注册source,timer,oberserver三者之一的消息类型。在默认情况下子线程的runloop是不会自己创建和启动的。

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