RunLoop 的应用案例

AFNetworking

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。

使用NSOperation+NSURLConnection并发模型都会面临NSURLConnection下载完成前线程退出导致NSOperation对象接收不到回调的问题。AFNetWorking解决这个问题的方法是按照官方的guidhttps://developer.apple.com/library/mac/documentation/Cocoa/Reference/Foundation/Classes/NSURLConnection_Class/Reference/Reference.html#//apple_ref/occ/instm/NSURLConnection/initWithRequest:delegate:startImmediately:上写的NSURLConnection的delegate方法需要在connection发起的线程runloop中调用,于是AFNetWorking直接借鉴了Apple自己的一个Demohttps://developer.apple.com/LIBRARY/IOS/samplecode/MVCNetworking/Introduction/Intro.html的实现方法单独起一个global thread,内置一个runloop,所有的connection都由这个runloop发起,回调也是它接收,不占用主线程,也不耗CPU资源。
类似的可以用这个方法创建一个常驻服务的线程。

AsyncDisplayKit

AsyncDisplayKit 是 Facebook 推出的用于保持界面流畅性的框架,其原理大致如下:
UI 线程中一旦出现繁重的任务就会导致界面卡顿,这类任务通常分为3类:排版,绘制,UI对象操作。

排版通常包括计算视图大小、计算文本高度、重新计算子式图的排版等操作。
绘制一般有文本绘制 (例如 CoreText)、图片绘制 (例如预先解压)、元素绘制 (Quartz)等操作。
UI对象操作通常包括 UIView/CALayer 等 UI 对象的创建、设置属性和销毁。

其中前两类操作可以通过各种方法扔到后台线程执行,而最后一类操作只能在主线程完成,并且有时后面的操作需要依赖前面操作的结果 (例如TextView创建时可能需要提前计算出文本的大小)。ASDK 所做的,就是尽量将能放入后台的任务放入后台,不能的则尽量推迟 (例如视图的创建、属性的调整)。

为此,ASDK 创建了一个名为 ASDisplayNode 的对象,并在内部封装了 UIView/CALayer,它具有和 UIView/CALayer 相似的属性,例如 frame、backgroundColor等。所有这些属性都可以在后台线程更改,开发者可以只通过 Node 来操作其内部的 UIView/CALayer,这样就可以将排版和绘制放入了后台线程。但是无论怎么操作,这些属性总需要在某个时刻同步到主线程的 UIView/CALayer 去。

ASDK 仿照 QuartzCore/UIKit 框架的模式,实现了一套类似的界面更新的机制:即在主线程的 RunLoop 中添加一个 Observer,监听了 kCFRunLoopBeforeWaiting 和 kCFRunLoopExit 事件,在收到回调时,遍历所有之前放入队列的待处理的任务,然后一一执行。
具体的代码可以看这里:_ASAsyncTransactionGroup

TableView中实现平滑滚动延迟加载图片

利用CFRunLoopMode的特性,可以将图片的加载放到NSDefaultRunLoopMode的mode里,这样在滚动UITrackingRunLoopMode这个mode时不会被加载而影响到。

UIImage *downloadedImage = ...;
[self.avatarImageView performSelector:@selector(setImage:)
     withObject:downloadedImage
     afterDelay:0
     inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

接到程序崩溃时的信号进行自主处理例如弹出提示等

CFRunLoopRef runLoop = CFRunLoopGetCurrent();
NSArray *allModes = CFBridgingRelease(CFRunLoopCopyAllModes(runLoop));
while (1) {
     for (NSString *mode in allModes) {
          CFRunLoopRunInMode((CFStringRef)mode, 0.001, false);
     }
}

异步测试

- (BOOL)runUntilBlock:(BOOL(^)())block timeout:(NSTimeInterval)timeout
{
     __block Boolean fulfilled = NO;
     void (^beforeWaiting) (CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) =
     ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
          fulfilled = block();
          if (fulfilled) {
               CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
          }
     };

     CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(NULL, kCFRunLoopBeforeWaiting, true, 0, beforeWaiting);
     CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);

     // Run!
     CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, timeout, false);

     CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
     CFRelease(observer);

     return fulfilled;
}

runloop 解决在 tableView 中同时加载多个大图的使用

runloop 中最先响应的 UI 的绘制, tableView 在滑动时就需要在一次 runloop 循环中绘制所有的屏幕上的图片,如果在 cellForxxx 方法中有imageView.image = image 等代码,这部分会非常消耗资源(尤其在图片较大的情况),一次 runloop 执行时间太长, 就会导致 UI 响应变慢, 直观感受就是 app 卡顿严重.

解决思路

原来是一次runloop 中绘制所有的 view 中显示出来的图片,那么为什么不在一次 runloop 时候只绘制一张图片. 这样每次 runloop 需要完成的内容较少,UI 才不会卡顿.

具体实践

首先封装一个task queue,用它观察 RunLoop 的状态, 当 RunLoop 的状态是 kCFRunLoopBeforeWaiting,取出 queue 中的第一个 task 然后执行,然后将该 task 移除 queue. queue 中的 task 是一个个将耗时任务封装的成的代码块. 在 tableView 的 cellForRowAtIndexPath 方法中,我们将 task 代码块加入到 queue 中,让 queue 根据 RunLoop 的状态每次在进入睡眠前执行一个 task.

具体的代码 Demo:
https://github.com/diwu/RunLoopWorkDistribution

runloop 监控 App 卡顿,并查找具体卡顿函数的方法

app 卡顿的定义

mainRunLoop 中一次 RunLoop 循环执行时间过长,导致新的事件传递到 RunLoop 中响应不及时, 直观感受就是卡顿.因此可以通过一定方法求出,第一次进入 RunLoop 与第二次进入 RunLoop 之间的时间, 如果这个时间超过某阀值,就说明 App 卡顿.

具体实践

使用 global 线程中监听 mainRunLoop 的状态, 使用使用 semaphore 来进行超时统计(超时时间就是 runloop 的阀值)管理. 如果连续多次超时,就使用 CrashReport 打印出当前函数调用栈的内容.

具体的代码 Demo:
https://github.com/suifengqjn/PerformanceMonitor

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