【iOS】—— Runloop和多线程问题总结

runloop总结

1. runloop简介

runloop是一种高级的循环机制，让程序持续运行，并处理程序中的事件，让线程在需要的时候忙起来，不需要的时候休眠。

主线程的runloop保证应用程序的存活，从而可以实时接收到用户的响应，能够触发事件。

2. runloop的基本作用

保持程序持续运行，节省CPU资源，提高程序性能。

3. 获取runloop的流程

程序开始时第一次获取runloop的时候，一定获取的是主线程的runloop。在获取runloop的函数中会定义一个全局的字典变量，该字典是以线程为key，获取的runloop为value，保存到字典中。方便之后获取runloop的时候可以先遍历字典找一找之前有没有获取。如果字典没有对应的runloop，再获取对应线程的runloop。

4. runloop和线程的关系

1. 每条线程都有唯一与之对应的runloop对象。
2. 线程刚创建的时候，并没有runloop对象，runloop会在第一次获取它的时候创建。
3. 主线程默认开启自动开启runloop，子线程需要手动获取对应的runloop。
4. 当线程结束之后，runloop也会随之销毁。

5. runloop中的Mode有几种以及作用

runloop中有5种Mode：

• NSDefaultRunLoopMode： app默认的Mode，主线程就在这个状态下运行。
• UITrackingRunLoopMode： 界面跟踪，用于scrollview的触摸滑动，保证界面不会受其他Mode的影响。
• UIInitializationRunLoopMode：在程序刚启动的时候进入的第一个Mode，然后就切换到NSDefaultRunLoopMode。
• kCFRunLoopCommonModes： 这是一种标记Mode，事件可以运行在所有标记的Mode中，也可以添加观察者。
• GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode,通常用不到。

一个RunLoop包含若干个Mode,每个Mode又包含若干个Source/Timer/Observer

常用的有三种Mode：

• NSDefaultRunLoopMode, 默认的模式, 有事件响应的时候, 会阻塞旧事件。
• NSRunLoopCommonModes, 普通模式, 不会影响任何事件。
• UITrackingRunLoopMode, 只能是有事件的时候才会响应的模式。

6.runloop的事件源

输入源：通常用于处理基于文件描述符的事件，可以将外部事件与runloop关联起来，使runloop可以监听这些事件，并且进行相应的处理。

定时源：用于在指定时间间隔触发事件，适用于需要定期执行的任务。通过定时器在特定的时间触发回调方法。

7. 讲一下source0和source1

source0和source1都属于CFRunLoopSourceRef，而CFRunLoopSourceRef是对于输入事件源的抽象。

source0和source1都是在runloop中描述事件的触发机制。source0用于处理手动触发的事件，source1用于处理系统或者其他线程之间的事件。

source0(不会唤醒runloop):

• source0是非基于端口的事件源，用于处理应用程序内部生成的事情。
• 通常响应和处理一些特定的应用程序级事件，例如：触摸事件，用户交互事件。
• source0事件通常由应用程序自身生成和处理，不涉及线程间通信。

source1(会唤醒runloop):

• source1是基于端口的事件源，用于处理与其他进程或者内核之间的交互。
• 通常处理一些系统级事件，如：网络数据，定时器事件。
• source1事件的处理涉及与其他进程或内核的通信，比如进行网络数据的读写、处理文件描述符的状态变化等。

示例：

用户用手指点击app界面时，会先触摸到硬件，屏幕会将这个事件先包装成Event，Event先告诉source1（mach_port）唤醒runloop，然后将这个事件Event分发给source0，让source0处理该事件。

8. runloop的六种观察者模式

//观测的时间点有一下几个
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),   //   即将进入RunLoop
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), // 即将处理Timer
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即将处理Source
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), //即将进入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),// 刚从休眠中唤醒
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),// 即将退出RunLoop
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

9. 针对定时器在滑动时停止工作的问题

1. 在创建定时器的时候，并且不做任何操作的时候，定时器处于NSDefaultRunLoopMode下。
2. 当按住鼠标拖拽视图的时候，runloop就结束了NSDefaultRunLoopMode，切换到UITrackingRunLoopMode，但是在这个模式下，并没有添加NSTimer，所以定时器就不工作了。
3. 松开鼠标的时候，runloop就结束UITrackingRunLoopMode模式，回到NSDefaultRunLoopMode模式，NSTimer就开始工作了。

10. 如何解决定时器不准确的原因

1. runloop的循环过程中，NSTimer的触发事件阻塞，导致循环不能进行，延误了NSTimer的触发时间。
2. runloop的循环过程中，主线程在某一时刻发生阻塞，导致循环不能进行，延误了NSTimer的触发时间。
3. 切换了runloop的运行模式，导致NSTimer在原有的模式下不能正常触发。

怎样解决：

• 尽量避免将NSTimer放入容易阻塞的主线程中。
• 避免将耗时的操作放到NSTimer的线程中。
• 避免在NSTimer中进行耗时的操作，如果不能避免，就将操作转移到其他线程。

11. 什么是常驻线程，线程保活

• 常驻线程： 指在应用程序在运行期间始终存在的线程，用于执行持续运行的任务，这些线程通常不会因为任务执行完成而终止，而是持续运行以支持应用程序的正常运行。
• 线程保活：一种确保线程持续运行的机制，即使在没有任务的时候，也能保证线程存活。

多线程

1. 队多线程的理解

好处

• 使用多线程可以把占据时间长的任务放到后台去处理。
• 程序运行速度可能加快。
• 在等待任务(用户输入，网络收发数据)的实现上，多线程比较有用。

坏处

• 如果有大量线程，因为操作系统需要在他们之间切换。
• 更多的线程需要更多的内存空间。
• 线程的中止需要考虑对程序运行的影响。
• 需要防止程序死锁的情况。

2. iOS多线程的方式有哪几种

实现多线程的方法：

更倾向于GCD和NSOperation，封装更高级，使用起来更方便。

3. 有用过GCD吗

1. 在其他线程请求完整数据，在主线程更新UI

  //让处理在主线程中执行
	dispatch_async(dispatch_get main_queue(), ^{
		/*
		 *只在主线程可以执行的处理
		 *例如用户界面更新
		 */
	});
 

2. Manager封装网络请求，可以使用GCD实现

 - (void)once {        //GCD的一次性代码(只执行一次)
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        // 只执行1次的代码(这里面默认是线程安全的)
    });
}

3. GCD定时器

- (void)after {
    NSLog(@"run -- 0");
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 2秒后异步执行这里的代码...
       NSLog(@"run -- 2");
    });
}
 

4. 信号量加锁保证线程安全

     dispatch_semaphore_t semalook = dispatch_semaphore_create(1);
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        dispatch_semaphore_wait(semalook, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"1开始");
        sleep(2);
        NSLog(@"1结束");
        dispatch_semaphore_signal(semalook);
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        dispatch_semaphore_wait(semalook, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"2开始");
        sleep(2);
        NSLog(@"2结束");
        dispatch_semaphore_signal(semalook);
    });

4. GCD的队列类型

可以使用dispatch_queue_create来创建对象，需要传入两个参数，第一个参数表示队列的唯一标识符，用于DEBUG，可为空；第二个参数用来识别是串行队列还是并发队列。DISPATCH_QUEUE_SERIAL表示串行队列，DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT表示并发队列。

 // 串行队列的创建方法
dispatch_queue_t queue= dispatch_queue_create("test.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// 并发队列的创建方法
dispatch_queue_t queue= dispatch_queue_create("test.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

5. NSOperationQueue和GCD的区别以及优势

区别：

1. GCD执行的效率更高，队列中执行的是由block构成的任务，写起来比较方便。
2. GCD只支持FIFO的队列，但是NSOperationQueue可以设置最大并发数，设置优先级，添加依赖，调整顺序。
3. NSOperationQueue可以在队列中设置依赖关系，但是GCD只能通过设置串行队列，或者在队列内添加barrier(dispatch_barrier_async)任务，才能控制执行顺序,较为复杂。
4. NSOperationQueue因为面向对象，所以支持KVO，可以监测operation是否正在执行（isExecuted）、是否结束（isFinished）、是否取消（isCanceld）

6. 线程安全的处理手段

• 互斥锁（Mutex）：使用互斥锁可以确保同时时间只有一个线程访问共享资源，在Objective-C中，可以使用@synchronized关键字来创建互斥锁。

 @synchronized (self) {
    // 访问共享资源的代码
}

• 自旋锁（Spin Lock）：自旋锁是一种忙等待锁，不断尝试获取锁，直到成功为止。在Objective-C中，可以使用os_unfair_lock来创建自旋锁。

 os_unfair_lock_t lock = &(OS_UNFAIR_LOCK_INIT);
os_unfair_lock_lock(lock);
// 访问共享资源的代码
os_unfair_lock_unlock(lock);

• 信号量（Semaphore）：信量是一种数器，用于控制同时访问某个资源的线程数量，在Objective-C中可以使用dispatch_semaphore来创建信号量。

 dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
// 访问共享资源的代码
dispatch_semaphore_signal(semaphore);

• 原子操作（Atomic Operations）：原子操作是一种特的操作，可以确保对共享资源的读写操作是原子的，即不会被其他线程中断。在Objective-C中，可以使用atomic键字来声明属性原子类型。

 @property (atomic, strong) NSObject *sharedObject;

• 串行队列（Serial Queue）：使用串行队列可以确保任务按顺序执行，从而避多个线程同时访问共享资源。可以使用GCD(Grand Central Dispatch）来创建串行队列。

 dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.example.serialQueue DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(serialQueue, ^{
    // 访问共享资源的代码
});