iOS底层原理系列06-RunLoop原理与应用实践

RunLoop是iOS开发中的核心机制,它使线程能够在没有工作时进入休眠状态,并在有新任务时被唤醒。本文将深入探讨RunLoop的工作原理及其在实际开发中的应用。

1. RunLoop基础结构

1.1 RunLoop对象模型

RunLoop是一个对象,用于处理来自不同源的输入事件,并调度这些事件到对应的处理程序。在iOS中,有两套API可以访问RunLoop:

  • Foundation框架中的NSRunLoop
  • Core Foundation框架中的CFRunLoopRef类型

这两者是紧密关联的,NSRunLoop实际上是对CFRunLoopRef的封装,提供了面向对象的接口。

在这里插入图片描述

每个线程都有且只有一个RunLoop对象与之关联,主线程的RunLoop在应用启动时自动创建并运行,而子线程的RunLoop需要显式创建和运行。

// 获取当前线程的RunLoop
NSRunLoop *currentRunLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];

// 获取主线程的RunLoop
NSRunLoop *mainRunLoop = [NSRunLoop mainRunLoop];

// Core Foundation中的等效调用
CFRunLoopRef currentCFRunLoop = CFRunLoopGetCurrent();
CFRunLoopRef mainCFRunLoop = CFRunLoopGetMain();

1.2 事件源分类与处理

RunLoop处理的事件源分为三种类型:

  1. Source0:非基于端口的输入源,需要手动触发。主要包括:
    • 用户触摸事件
    • 界面刷新事件
    • 自定义事件
  2. Source1:基于端口的输入源,可以自动触发。包括:
    • 系统事件
    • 进程间通信
    • Mach端口事件
  3. Timer:基于时间的触发源,包括:
    • NSTimer
    • CADisplayLink
    • performSelector:withObject:afterDelay:

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1.3 运行模式与切换机制

RunLoop可以在不同的模式下运行,每种模式定义了一组事件源和定时器的集合。RunLoop在某一时刻只能运行在一种模式下,如果想要切换模式,只能退出当前RunLoop,再以新模式重新启动。

常见的RunLoop模式包括:

  • kCFRunLoopDefaultMode (NSDefaultRunLoopMode):默认模式,大多数情况下使用。
  • UITrackingRunLoopMode:用于跟踪UI事件(如滚动)时的模式。
  • kCFRunLoopCommonModes (NSRunLoopCommonModes):一个模式集合,包含Default和Tracking模式。
// 在默认模式下添加定时器
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timerFired:) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

// 在UI跟踪模式下添加
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

// 在Common模式下添加(同时在Default和Tracking模式下有效)
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

当界面滚动时,RunLoop会从NSDefaultRunLoopMode切换到UITrackingRunLoopMode,如果Timer只添加到了NSDefaultRunLoopMode,则在滚动时Timer不会被触发。这就是为什么我们经常使用NSRunLoopCommonModes来确保Timer在滚动时也能正常工作。

1.4 底层数据结构剖析

RunLoop的核心是其内部数据结构的设计。以下是Core Foundation中的RunLoop相关数据结构的简化版本:

struct __CFRunLoop {
    CFRuntimeBase _base;
    pthread_mutex_t _lock;
    __CFPort _wakeUpPort;
    Boolean _stopped;
    pthread_t _pthread;
    CFMutableSetRef _commonModes;
    CFMutableSetRef _commonModeItems;
    CFRunLoopModeRef _currentMode;
    CFMutableSetRef _modes;
};

struct __CFRunLoopMode {
    CFRuntimeBase _base;
    pthread_mutex_t _lock;
    CFStringRef _name;
    Boolean _stopped;
    CFMutableSetRef _sources0;
    CFMutableSetRef _sources1;
    CFMutableArrayRef _observers;
    CFMutableArrayRef _timers;
};

struct __CFRunLoopSource {
    CFRuntimeBase _base;
    uint32_t _bits;
    pthread_mutex_t _lock;
    CFIndex _order;
    CFMutableBagRef _runLoops;
    union {
        struct {
            void (*perform)(void *info);
            void *info;
        } version0;
        struct {
            void *(*retain)(void *info);
            void (*release)(void *info);
            void (*perform)(void *info);
            void *info;
        } version1;
    } _context;
};

struct __CFRunLoopTimer {
    CFRuntimeBase _base;
    uint16_t _bits;
    pthread_mutex_t _lock;
    CFRunLoopRef _runLoop;
    CFMutableSetRef _rlModes;
    CFAbsoluteTime _nextFireDate;
    CFTimeInterval _interval;
    CFTimeInterval _tolerance;
    uint64_t _fireTSR;
    CFIndex _order;
    void (*_callout)(CFRunLoopTimerRef timer, void *info);
    void *_context;
};

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2. RunLoop与线程

2.1 主线程RunLoop特性

主线程的RunLoop具有一些特殊的特性:

  1. 自动创建和启动:主线程的RunLoop在应用启动时自动创建并启动,不需要手动干预。
  2. 处理UI事件:主线程RunLoop负责处理所有的UI事件,包括触摸、手势等。
  3. 与应用生命周期绑定:主线程RunLoop会一直运行,直到应用终止。
  4. 集成系统框架:主线程RunLoop集成了UIKit、CoreAnimation等框架的事件处理。
// 主线程RunLoop已自动启动,不需要手动启动
NSRunLoop *mainRunLoop = [NSRunLoop mainRunLoop];

// 可以添加额外的输入源或定时器
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(onTimer:) userInfo:nil repeats:YES];
[mainRunLoop addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

2.2 RunLoop线程管理机制

RunLoop与线程之间存在着密切的关系:

  1. 一对一关系:每个线程都有且只有一个RunLoop对象,且不能共享。
  2. 懒创建:除主线程外,其他线程的RunLoop需要显式获取才会被创建。
  3. 自动销毁:RunLoop会随着线程的结束而销毁。
  4. 线程保活:通过启动RunLoop可以保持线程不退出,实现线程常驻。
// 创建一个常驻线程
+ (void)createPermanentThread {
    static NSThread *permanentThread = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        permanentThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadEntryPoint) object:nil];
        [permanentThread setName:@"PermanentThread"];
        [permanentThread start];
    });
}

// 线程入口函数
+ (void)threadEntryPoint {
    @autoreleasepool {
        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        
        // 添加一个Port源,保证RunLoop不会因为没有源而退出
        [runLoop addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        
        // 开启RunLoop
        [runLoop run];
    }
}

// 在常驻线程上执行任务
+ (void)performTaskInPermanentThread:(void(^)(void))task {
    [self performSelector:@selector(executeTask:) 
                 onThread:permanentThread 
               withObject:task 
            waitUntilDone:NO];
}

+ (void)executeTask:(void(^)(void))task {
    if (task) {
        task();
    }
}

2.3 休眠与唤醒实现原理

RunLoop最重要的特性之一是能够在没有任务时进入休眠状态,在有新任务时被唤醒,这一机制是如何实现的呢?

RunLoop执行序列:
─── 初始化流程 ───────────────────────────────
 1. 观察者通知:Entry(进入)                   
 2. DO-WHILE循环:                            
    a. 观察者通知:BeforeTimers(处理定时器前)  
    b. 观察者通知:BeforeSources(处理源前)     
    c. 处理Blocks                             
    d. 处理Source0                            
    e. [如果处理了Source0] 处理Blocks          
    f. 观察者通知:BeforeWaiting(进入休眠前)   
    g. 休眠(mach_msg等待)                    
    h. 唤醒事件处理:                           
       - Timer事件                            
       - Source1事件                          
       - 自定义端口事件                         
    i. 观察者通知:AfterWaiting(唤醒后)        
    j. 处理Blocks                             
    k. 检查退出条件                            
 3. 观察者通知:Exit(退出)                    
─────────────────────────────────────────────

PS: 复习下,JavaScript事件循环:
─── 调用栈处理 ─────────────────────────────
 1. 执行同步代码                             
 2. 循环:                                  
    a. 处理所有微任务直至清空                 
    b. 渲染更新(如需要)                     
    c. 执行最早的宏任务                      
    d. 再次处理所有微任务                     
    e. 渲染更新(如需要)                     
───────────────────────────────────────────

RunLoop的休眠与唤醒由底层的mach_msg()机制实现:

  1. 休眠:当没有事件需要处理时,RunLoop调用mach_msg()函数等待消息,线程进入休眠状态。
  2. 唤醒:当有新事件到来时(如用户触摸、NSTimer到时、网络数据到达等),系统会向RunLoop的端口发送消息,mach_msg()函数返回,RunLoop被唤醒。
  3. 退出:根据事件处理情况和超时设置,RunLoop可能会退出当前循环,并根据需要重新进入下一个循环。

RunLoop的源码中,核心的运行逻辑可以简化为以下伪代码:

int CFRunLoopRun(void) {
    CFRunLoopRef rl = CFRunLoopGetCurrent();
    CFRunLoopRunSpecific(rl, kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
    return 0;
}

int CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) {
    // 通知即将进入RunLoop
    __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);
    
    // RunLoop主循环
    result = __CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, &shouldStop);
    
    // 通知即将退出RunLoop
    __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);

    return result;
}

static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef mode, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, Boolean *stopped) {
    int32_t retVal = 0;
    do {
        // 1. 通知观察者:即将处理Timers
        __CFRunLoopDoObservers(rl, mode, kCFRunLoopBeforeTimers);
        
        // 2. 通知观察者:即将处理Sources
        __CFRunLoopDoObservers(rl, mode, kCFRunLoopBeforeSources);
        
        // 3. 处理Blocks
        __CFRunLoopDoBlocks(rl, mode);
        
        // 4. 处理Source0(非端口)
        Boolean sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(rl, mode, stopAfterHandle);
        
        // 5. 处理Source1(端口)
        if (sourceHandledThisLoop) {
            __CFRunLoopDoBlocks(rl, mode);
        }
        
        poll = __CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, timeout);
        
        // 10. 处理消息
        if (livePort) {
            // 处理Timer
            if (livePort == timerPort) {
                __CFRunLoopDoTimers(rl, mode, mach_absolute_time());
            }
            
            // 处理GCD
            else if (livePort == dispatchPort) {
                __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(rl);
            }
            
            // 处理Source1
            else {
                CFRunLoopSourceRef source = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(rl, mode, livePort);
                sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(rl, mode, source, msg, msg_size, &reply) || sourceHandledThisLoop;
            }
        }
        
        // 11. 处理Blocks
        __CFRunLoopDoBlocks(rl, mode);
        
        // 判断是否需要退出
        if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
            retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
        } else if (timeout) {
            retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
        } else if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {
            retVal = kCFRunLoopRunStopped;
        } else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(rl, mode)) {
            retVal = kCFRunLoopRunFinished;
        }
        
    } while (retVal == 0);
    
    return retVal;
}

2.4 自定义RunLoop应用

RunLoop的灵活性使我们能够实现一些高级功能,以下是几个常见的自定义RunLoop应用:

(1) 创建常驻线程

@interface ThreadManager : NSObject
@property (nonatomic, strong) NSThread *thread;
@property (nonatomic, assign, getter=isThreadRunning) BOOL threadRunning;
@end

@implementation ThreadManager

- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        self.threadRunning = NO;
        self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadMain) object:nil];
        [self.thread setName:@"MyPermanentThread"];
        [self.thread start];
    }
    return self;
}

- (void)threadMain {
    @autoreleasepool {
        [[NSThread currentThread] setName:@"MyPermanentThread"];
        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        [runLoop addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        
        self.threadRunning = YES;
        
        // 使用CFRunLoopRun()启动无限循环
        // 或者使用NSRunLoop的run方法,但需要注意防止RunLoop退出
        // [runLoop run];
        CFRunLoopRun();
    }
}

- (void)executeTask:(void(^)(void))task {
    if (!self.isThreadRunning) return;
    [self performSelector:@selector(_executeTask:) onThread:self.thread withObject:task waitUntilDone:NO];
}

- (void)_executeTask:(void(^)(void))task {
    if (task) {
        task();
    }
}

- (void)stop {
    if (!self.isThreadRunning) return;
    [self performSelector:@selector(_stop) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}

- (void)_stop {
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
    self.threadRunning = NO;
}

- (void)dealloc {
    [self stop];
}

@end

(2) 实现AFNetworking中的常驻线程

AFNetworking是一个流行的网络库,它创建了一个常驻线程来处理网络回调:

+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
    @autoreleasepool {
        [[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];
        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        [runLoop addPort:[NSPort 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;
}

3. RunLoop与性能优化

3.1 监控卡顿实现机制

通过监控RunLoop的状态切换,我们可以检测应用是否发生卡顿。当主线程被大量计算任务阻塞时,RunLoop的状态切换会变慢,我们可以通过观察这些状态切换来发现潜在的卡顿。

@interface APMMonitor : NSObject

@property (nonatomic, strong) dispatch_semaphore_t semaphore;
@property (nonatomic, assign) CFRunLoopObserverRef observer;
@property (nonatomic, assign) CFRunLoopActivity currentActivity;
@property (nonatomic, strong) NSThread *monitorThread;
@property (nonatomic, assign) BOOL monitoring;
@property (nonatomic, assign) NSTimeInterval threshold; // 卡顿阈值,单位秒

- (instancetype)initWithThreshold:(NSTimeInterval)threshold;
- (void)startMonitoring;
- (void)stopMonitoring;

@end

@implementation APMMonitor

- (instancetype)initWithThreshold:(NSTimeInterval)threshold {
    self = [super init];
    if (self) {
        _threshold = threshold;
        _semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
    }
    return self;
}

- (void)startMonitoring {
    if (_monitoring) return;
    
    // 创建RunLoop观察者
    CFRunLoopObserverContext context = {0, (__bridge void *)self, NULL, NULL, NULL};
    _observer = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault,
                                        kCFRunLoopAllActivities,
                                        YES,
                                        0,
                                        &runLoopObserverCallback,
                                        &context);
    // 将观察者添加到主线程RunLoop
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), _observer, kCFRunLoopCommonModes);
    
    // 创建监控线程
    _monitorThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self 
                                             selector:@selector(monitorThreadEntryPoint) 
                                               object:nil];
    [_monitorThread setName:@"APM.MonitorThread"];
    [_monitorThread start];
    
    _monitoring = YES;
}

static void runLoopObserverCallback(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info) {
    APMMonitor *monitor = (__bridge APMMonitor *)info;
    monitor.currentActivity = activity;
    
    // 发送信号通知监控线程
    dispatch_semaphore_signal(monitor.semaphore);
}

- (void)monitorThreadEntryPoint {
    while (_monitoring) {
        // 假设主线程卡顿,一直没有进入下一个RunLoop状态,那么这里会等待超时
        long semaphoreWaitTime = dispatch_semaphore_wait(self.semaphore, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(_threshold * NSEC_PER_SEC)));
        
        if (semaphoreWaitTime != 0) {
            if (!_monitoring) {
                // 监控已停止,退出监控循环
                break;
            }
            
            // 发生卡顿,获取堆栈
            [self captureMainThreadBacktrace];
        }
    }
}

- (void)captureMainThreadBacktrace {
    // 获取主线程堆栈信息
    NSString *backtrace = [self backtraceOfMainThread];
    
    // 记录卡顿日志
    NSLog(@"检测到卡顿,主线程堆栈信息:\n%@", backtrace);
    
    // 在实际应用中,这里可以将堆栈信息上传到服务器进行分析
}

- (NSString *)backtraceOfMainThread {
    // 获取主线程堆栈的实现
    // 这里需要用到一些底层的C函数,如thread_get_state等
    // 实际实现比较复杂 
    return @"堆栈信息获取实现...";
}

- (void)stopMonitoring {
    if (!_monitoring) return;
    
    _monitoring = NO;
    
    // 移除观察者
    if (_observer) {
        CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopGetMain(), _observer, kCFRunLoopCommonModes);
        CFRelease(_observer);
        _observer = NULL;
    }
    
    // 唤醒监控线程,使其能够退出
    dispatch_semaphore_signal(_semaphore);
}

- (void)dealloc {
    [self stopMonitoring];
}

@end

// 使用示例
APMMonitor *monitor = [[APMMonitor alloc] initWithThreshold:0.2]; // 设置200ms卡顿阈值
[monitor startMonitoring];

卡顿监控原理说明:

  1. 创建一个RunLoopObserver来监听主线程RunLoop的状态变化。
  2. 在另一个线程中等待主线程RunLoop的状态变化信号。
  3. 如果超过预定阈值(如200ms)没有收到状态变化信号,则认为发生了卡顿。
  4. 在发生卡顿时获取主线程的堆栈信息,用于分析导致卡顿的原因。

3.2 任务优先级调度技术

RunLoop提供了多种运行模式,可以用于任务的优先级调度。通过合理安排任务在不同模式下执行,可以优化应用性能。

// 高优先级任务(在所有模式下都执行)
[timer addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];

// 低优先级任务(只在默认模式下执行,UI交互时会被暂停)
[timer addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

我们可以利用这一特性实现图片的延迟加载,以提高列表滚动的流畅度:

- (void)scrollViewDidEndDecelerating:(UIScrollView *)scrollView {
    // 滚动停止后,加载可见图片
    [self loadVisibleImages];
}

- (void)scrollViewDidEndDragging:(UIScrollView *)scrollView willDecelerate:(BOOL)decelerate {
    if (!decelerate) {
        // 滚动停止后,加载可见图片
        [self loadVisibleImages];
    }
}

- (void)loadVisibleImages {
    // 获取可见cell
    NSArray *visibleCells = [self.tableView visibleCells];
    
    for (UITableViewCell *cell in visibleCells) {
        if ([cell isKindOfClass:[MyImageCell class]]) {
            MyImageCell *imageCell = (MyImageCell *)cell;
            [imageCell loadImage]; // 加载图片
        }
    }
}

3.3 UI渲染与RunLoop关系

UI的渲染与RunLoop有着密切的关系:

  1. 屏幕刷新机制:iOS设备的屏幕刷新频率为60Hz,即每16.7ms刷新一次。系统会注册一个CADisplayLink到RunLoop中,以确保UI的渲染与屏幕刷新同步。
  2. UIKit的渲染流程
    • 在RunLoop开始时,系统会在beforeWaiting阶段调用[CATransaction flush]来提交所有UI更新。
    • 这些更新会被打包发送到渲染服务(Render Server)。
    • Render Server会在VSync信号到来时进行实际的渲染工作。
  3. 异步绘制:为避免主线程阻塞,可以使用CALayer.drawsAsynchronously = YES将绘制操作放到后台线程执行。

高效UI渲染的一些建议:

  1. 避免主线程阻塞:耗时操作应放在子线程执行,以保持UI的响应性。
  2. 异步绘制:对于复杂的自定义视图,考虑使用异步绘制:
- (void)setupAsyncRendering {
    self.layer.drawsAsynchronously = YES;
    
    // 或者使用异步绘制
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(self.bounds.size, NO, 0);
        // 绘制代码...
        UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        UIGraphicsEndImageContext();
        
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.layer.contents = (__bridge id)image.CGImage;
        });
    });
}
  1. 减少离屏渲染:离屏渲染是指GPU需要在屏幕缓冲区以外创建新的缓冲区进行渲染,这会带来额外的性能开销。以下操作可能导致离屏渲染:
    • cornerRadius + masksToBounds
    • shadow
    • mask
    • allowsGroupOpacity(默认为YES)
  2. 预渲染:对于不常变化的复杂视图,可以考虑预渲染:
+ (UIImage *)preRenderBubbleWithSize:(CGSize)size {
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(size, NO, 0);
    
    // 绘制气泡背景
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:CGRectMake(0, 0, size.width, size.height) cornerRadius:8];
    [[UIColor whiteColor] set];
    [path fill];
    
    // 绘制阴影
    UIBezierPath *shadowPath = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:CGRectMake(2, 2, size.width - 4, size.height - 4) cornerRadius:7];
    CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
    CGContextSetShadowWithColor(context, CGSizeMake(0, 1), 3, [UIColor colorWithWhite:0 alpha:0.2].CGColor);
    [[UIColor whiteColor] set];
    [shadowPath fill];
    
    UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    UIGraphicsEndImageContext();
    
    // 设置拉伸区域
    return [image resizableImageWithCapInsets:UIEdgeInsetsMake(10, 10, 10, 10)];
}

3.4 网络请求优化策略

RunLoop可以用来优化网络请求的处理,特别是当应用处理大量并发请求时:

  1. 线程隔离:创建专门的线程处理网络回调,避免阻塞主线程:
+ (NSThread *)networkThread {
    static NSThread *_networkThread = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _networkThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self 
                                                 selector:@selector(networkThreadEntryPoint) 
                                                   object:nil];
        [_networkThread start];
    });
    return _networkThread;
}

+ (void)networkThreadEntryPoint {
    @autoreleasepool {
        [[NSThread currentThread] setName:@"NetworkThread"];
        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        [runLoop addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [runLoop run];
    }
}

- (void)handleNetworkData:(NSData *)data {
    [self performSelector:@selector(processNetworkData:) 
                 onThread:[self.class networkThread] 
               withObject:data 
            waitUntilDone:NO];
}

- (void)processNetworkData:(NSData *)data {
    // 在网络线程上处理数据
    // ...
    
    // 处理完成后,回到主线程更新UI
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        [self updateUI];
    });
}
  1. 请求优先级管理:利用RunLoop的不同模式来管理网络请求的优先级:
// 高优先级请求(无论何时都会处理)
[self performSelector:@selector(sendHighPriorityRequest) 
             onThread:networkThread 
           withObject:nil 
        waitUntilDone:NO 
                modes:@[NSRunLoopCommonModes]];

// 低优先级请求(只在系统空闲时处理)
[self performSelector:@selector(sendLowPriorityRequest) 
             onThread:networkThread 
           withObject:nil 
        waitUntilDone:NO 
                modes:@[NSDefaultRunLoopMode]];
  1. 分批处理:对于大量数据的处理,可以利用RunLoop的特性进行分批处理,避免长时间阻塞:
- (void)processBatchedData:(NSArray *)data {
    NSUInteger count = data.count;
    NSUInteger processedCount = 0;
    NSUInteger batchSize = 100;
    
    // 创建一个递归Block进行分批处理
    __block __weak void (^weakProcessBatch)(void);
    void (^processBatch)(void) = ^{
        @autoreleasepool {
            // 计算本批次要处理的数量
            NSUInteger currentBatchSize = MIN(batchSize, count - processedCount);
            NSRange range = NSMakeRange(processedCount, currentBatchSize);
            
            // 处理当前批次
            NSArray *batch = [data subarrayWithRange:range];
            [self processBatch:batch];
            
            processedCount += currentBatchSize;
            
            if (processedCount < count) {
                // 还有数据需要处理,使用performSelector:afterDelay:将下一批处理放到下一个RunLoop周期
                [self performSelector:@selector(executeProcessBatch:)
                           withObject:[weakProcessBatch copy]
                           afterDelay:0.01];
            } else {
                // 所有数据处理完成
                [self allBatchesProcessed];
            }
        }
    };
    
    weakProcessBatch = processBatch;
    
    // 开始处理第一批
    processBatch();
}

- (void)executeProcessBatch:(void(^)(void))block {
    if (block) {
        block();
    }
}

- (void)processBatch:(NSArray *)batch {
    // 处理单个批次的数据
    // ...
}

- (void)allBatchesProcessed {
    // 所有批次处理完成后的回调
    // ...
}

总结

RunLoop是iOS开发中的核心机制,它不仅是线程管理的基础,也是实现高性能应用的关键。通过深入理解RunLoop的原理和应用,我们可以:

  1. 优化应用性能:合理安排任务在不同的RunLoop模式下执行,避免主线程阻塞。
  2. 提高UI流畅度:理解UI渲染与RunLoop的关系,优化渲染流程。
  3. 实现高级功能:利用RunLoop实现线程常驻、延迟加载、卡顿监控等功能。

在实际开发中,我们应该根据具体需求选择合适的RunLoop应用策略,既不过度优化,也不忽视性能问题。只有透彻理解RunLoop的工作原理,才能在开发中游刃有余地应对各种复杂场景。

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