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RunLoop解决卡顿问题

百家作者：iOS开发 2018-04-24 11:21:25

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人生就像RunLoop，不断的循环、不断的往复。当线程被杀掉，当生命结束，RunLoop就消失了，人生也就结束了。在有限的生命里，为何不让自己像RunLoop一样优雅的活着，享受每一个循环。

作为一个有强迫症患者，在自己的app中容不下一丝杂质。这不最近遇到一个卡顿问题，查了半天代码没问题，后来发现内存暴涨。这是一个列表页面，加载了很多图片，最后查下来是因为图片太大，导致内存暴涨然后卡顿。作为一个正常的列表，代码写的很完美。可是怎么解决内存暴涨的问题呢？

这里有一个完整的Demo(https://github.com/chriseleee/load_big_image)，包含卡顿与优化后的代码:

通过在storyboard中更改两套代码

一、卡顿分析

最根本的原因是RunLoop转一圈的时间太长了，因为一次RunLoop循环需要解析24张大图，很卡

既然一次RunLoop加载24张图卡，那能不能一次循环加载1张呢？

二、分析RunLoop的运行机制

RunLoop：运行循环
-保证（线程）不退出
-负责监听所有事件：时钟、触摸、网络事件，没有事件就睡眠
-每一条线程上面都有一个RunLoop，但是子线程的RunLoop默认不运行
RunLoop的事件处理：每当有时钟、触摸、网络事件发生的时候，RunLoop苏醒，执行一次循环，循环执行完毕马上进入睡眠状态。
可以猜想：能不能通过NSTimer来每间隔一定时间执行一个任务，这样RunLoop每间隔一定时间就会苏醒一次。每苏醒一次就执行加载一张图片。当图片加载完成让NSTimer释放，当列表每滑动一次，让NSTimer重新执行任务。

如下图，RunLoop 想要跑起来，必须有 Mode 对象支持，而 Mode 里面必须有
(NSSet *)Source、 (NSArray *)Timer ，源和定时器。
至于另外一个类(NSArray *)observer是用于监听 RunLoop 的状态，因此不会激活RunLoop。

Runloop

observer是用于监听 RunLoop 的状态，我们就可以通过observer来监听runloop的苏醒

伪代码
1、创建一个定时器：每间隔0.001s执行一个空方法来唤醒RunLoop
2、将加载图片的方法装入block，将block加入数组
3、监听RunLoop的苏醒，苏醒回掉就执行一次就从数组中取出一个事件，执行完的事件从数组中删除

说干就干。

三、代码实现

可以先下载Demo

1、创建一个定时器：每间隔0.001s执行一个空方法来唤醒RunLoop(这里存在质疑，后面已经回答了质疑)

self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:0.001 target:self selector:@selector(timerMethod) userInfo:nil repeats:YES];

-(void)timerMethod{
    //啥都不干!!
}

那这里添加定时器又是为了干什么呢？应不应该加呢？下面会讲到。

2、将加载图片的方法装入block，将block加入数组

- (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {
    MyTableViewCell *cell = [[MyTableViewCell alloc] cellWithTableView:tableView withID:@"cell"];
    NSLog(@"current:%ld",(long)indexPath.row);
    ...
    cell.myImageView.image = nil;
    cell.secondLImage.image = nil;
    cell.thirdyLImage.image = nil;
    cell.fouthLImage.image = nil;
   ##### //添加事件
    //添加文字
    [self addTask:^{
        cell.myLabel.text = [NSString stringWithFormat:@"%zd - Drawing index is top priority", indexPath.row];
    }];
    [self addTask:^{
        cell.thirdLabel.text = [NSString stringWithFormat:@"%zd - Drawing large image is low priority. Should be distributed into different run loop passes.", indexPath.row];
    }];
    
    NSString *path1 = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"spaceship" ofType:@"png"];
    
    //添加图片
    [self addTask:^{
        UIImage *image1 = [UIImage imageWithContentsOfFile:path1];
        
        cell.myImageView.image = image1;
    }];
    
    [self addTask:^{
        UIImage *image2 = [UIImage imageWithContentsOfFile:path1];
        cell.secondLImage.image = image2;
    }];
    
    [self addTask:^{
        UIImage *image3 = [UIImage imageWithContentsOfFile:path1];
        
        cell.thirdyLImage.image = image3;
    
    }];
    [self addTask:^{
        UIImage *image4 = [UIImage imageWithContentsOfFile:path1];
        cell.fouthLImage.image = image4;
    }];
    return cell;
}
-(void)addTask:(RunloopBlock)task{
    if (!self.timer) {//这是优化
        self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:0.001 target:self selector:@selector(timerMethod) userInfo:nil repeats:YES];
    }
    
    //添加任务到数组!!
    [self.tasks addObject:task];
    
    
}

3、监听RunLoop的苏醒，苏醒回掉就执行一次就从数组中取出一个事件，执行完的事件从数组中删除

#pragma mark - 
//添加RunLoop观察者!!  CoreFoundtion 里面 Ref (引用)指针!!
-(void)addRunloopObserver{
    //拿到当前的runloop
    CFRunLoopRef runloop = CFRunLoopGetCurrent();
    //定义一个context
    CFRunLoopObserverContext context = {
        0,
        (__bridge void *)(self),
        &CFRetain,
        &CFRelease,
        NULL,
    };
    
    //定义观察
    static CFRunLoopObserverRef defaultModeObserver;
    //创建观察者
    defaultModeObserver = CFRunLoopObserverCreate(NULL, kCFRunLoopBeforeWaiting, YES, 0, &Callback, &context);
    //添加当前runloop的观察者!!
    CFRunLoopAddObserver(runloop, defaultModeObserver, kCFRunLoopCommonModes);
    //C 语言里面Create相关的函数!创建出来的指针!需要释放
    CFRelease(defaultModeObserver);
}

static void Callback(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info){
    NSLog(@"gemelaile ");
    //拿到控制器
    ViewController * vc = (__bridge ViewController *)info;
    if (vc.tasks.count == 0) {//任务执行完成就清掉timer
        [vc.timer invalidate];
        vc.timer = nil;
        return;
    }
    RunloopBlock task = vc.tasks.firstObject;
    task();
    //干掉第一个任务
    [vc.tasks removeObjectAtIndex:0];
}

如上代码做到了监听RunLoop的苏醒，每次苏醒都会回掉Callback方法

4 打开demo，分别引入

demo

ViewController(优化过的)与ViewControllerNo(未优化过的)运行，看是不是完美解决卡顿。（可以看看内存，cpu）

敲黑板

那么我们现在来讲讲为什么前面我们要添加定时器。
我们把加载图片的事件放进数组中，每次runloop循环一次就执行一次事件。每次有拖动事件发生，runloop都会自动执行，runloop执行几次呢，我不知道。所以为了安全起见，这里我加了个定时器。当然这里可以添加优化，例如滑动结束后初始化定时器，事件执行完就清理定时器。

完美解决卡顿问题，RunLoop是不是很强大。
是不是以为这篇文章就结束了，那你就太小看我了。
每次有拖动事件发生，runloop都会自动执行，runloop执行几次呢，我不知道。最后我进入了深入的实验了解。

真正的重点来了

    //创建runloop的即将处理 Source的观察者
    static CFRunLoopObserverRef defaultModeObserver1;
    defaultModeObserver1 = CFRunLoopObserverCreate(NULL, kCFRunLoopBeforeSources, YES, 0, & sourceTodo, &context);
    //添加当前runloop的观察者!!
    CFRunLoopAddObserver(runloop, defaultModeObserver1, kCFRunLoopCommonModes);
    //C 语言里面Create相关的函数!创建出来的指针!需要释放
    CFRelease(defaultModeObserver1);


static void sourceTodo(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info){
    NSLog(@"sourceTodo");
}

这样每次有事件就会调用sourceTodo的事件
在callback也加上输出log,同时把[vc.tasks removeObjectAtIndex:0];注销掉，那样vc.tasks就一直有事件，看看到底callBack会走多少次。这样是不是就解决了我们的疑惑呢

static void Callback(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info){
    
    
    //拿到控制器
    ViewController * vc = (__bridge ViewController *)info;
    NSLog(@"CallbackNoTask");//这里还没有执行事件
    if (vc.tasks.count == 0) {
        return;
    }
    RunloopBlock task = vc.tasks.firstObject;
    task();
    //干掉第一个任务
   // [vc.tasks removeObjectAtIndex:0];
    NSLog(@"CallbackHasTask");//这里执行了事件

}

一个惊人的发现，callback一直停不下来。这样不就是说在callback里执行的

RunloopBlock task = vc.tasks.firstObject;
task();

这也是一个source，只要数组里面有数据，runloop就不会停！！！

那这样果断去掉定时器。
把注销的代码[vc.tasks removeObjectAtIndex:0]打开，运行看看

事件执行完后，runloop还是会跑几次就结束了。
功夫不负苦心人，终于算了解决了这个疑惑。再次感谢之前对我的文章提出质疑的大神们，是你们让我有了动力来解决这些疑惑。

有没有了解的欲望！！！

完整的Demo：https://github.com/chriseleee/load_big_image

下面是RunLoop的一些基础知识，希望对你有帮助

RunLoop入门

一、简介

首先，先象征性的讲下RunLoop的概念
从字面上看，就可以看出就是兜圈圈，就是一个死循环嘛。

二、作用

1.保持程序运行
2.处理app的各种事件（比如触摸，定时器等等）
3.节省CPU资源，提高性能。

三、枯燥知识

下面是关于RunLoop的一些使用简述。也许有点枯燥，但是也是必须要知道的！（敲黑板ing），我尽量说的通俗易懂一点。

1.两个API

首先要知道iOS里面有两套API可以访问和使用RunLoop：

Foundation

NSRunLoop

Core Foundation

CFRunLoopRef

上面两套都可以使用，但是要知道CFRunLoopRef是用c语言写的，是开源的，相比于NSRunLoop更加底层，而NSRunLoop其实是对CFRunLoopRef的一个简单的封装。便于使用而已。这样说来，显然CFRunLoopRef的性能要高一点。

2.RunLoop与线程(形象)

1.每条线程都有唯一的与之对应的RunLoop对象。
2.主线程的RunLoop已经创建好了，而子线程的需要手动创建。（也就是说子线程的RunLoop默认是关闭的，因为有时候开了个线程但却没有必要开一个RunLoop，不然反而浪费了资源。）
3.RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁。（这就相当于线程是一个类，RunLoop是类里的实例变量，这样便于理解）

3.获取RunLoop对象

Foundation

[NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的RunLoop对象
[NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的RunLoop对象

Core Foundation

CFRunLoopGetCurrent(); // 获得当前线程的RunLoop对象
CFRunLoopGetMain(); // 获得主线程的RunLoop对象

4.RunLoop相关类

在Core Foundation中有RunLoop的五个类

CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef

这五个类的关系如下

五个类的关系

由图中可以得出以下几点：
1.CFRunLoopModeRef代表的是RunLoop的运行模式。
2.一个 RunLoop 包含若干个 Mode，每个 Mode 又包含若干个 Source/Timer/Observer。
3.每次调用 RunLoop 的主函数时，只能指定其中一个 Mode，这个Mode被称作 CurrentMode。
4.如果需要切换 Mode，只能退出 Loop，再重新指定一个 Mode 进入。这样做主要是为了分隔开不同组的 Source/Timer/Observer，让其互不影响。

CFRunLoopModeRef

系统默认注册了5个mode

kCFRunLoopDefaultMode //App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
UITrackingRunLoopMode //界面跟踪 Mode，用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他 Mode 影响
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 // 接受系统事件的内部 Mode，通常用不到
kCFRunLoopCommonModes //这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode

至于CFRunLoopModeRef的使用我会在下面的实验三timer的使用中详细说到。

四、实验讲解

这里开始之前，希望您跟着新建一个工程。实操最清晰。

一、main函数的实验

再来做个试验：将main的代码添加一个输出NSLog，如下

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        int res = UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
        NSLog(@"-----");
        return res;
    
    }
}

你猜会输出 “-----” 吗？答案是否定的，你会发现程序始终不会到NSLog(@"-----");这一行来。这就说明了程序一直在运行着。其实这都是RunLoop的功劳，它的其中一个功能就是保持程序的持续运行。有了RunLoop，main里面相当于是这样的代码（伪代码）:

BOOL running = YES;
do {
   // 执行各种操作
} while (running);
return 0;

程序是始终在while里面的，是一个死循环。

说到这里你肯定又会疑惑，RunLoop是什么时候创建的。其实在UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]))这个函数的内部就已经启动了一个RunLoop，所以函数一直没有返回，这才使得程序保持运行。

（注意：这个默认启动的RunLoop是和主线程相关的!!!）

二、NSTimer的使用
在项目中用的NSTimer其实也和RunLoop有关系，下面我们来做个实验

实验一 scheduledTimer方法

新建一个工程，在ViewController中添加一个UIButton，增加button的响应以及timerTest方法，代码如下

- (IBAction)ButtonDidClick:(id)sender {
    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
}

- (void)timerTest
{
    NSLog(@"timerTest----");
}

点击button可以看到输出台每隔一秒钟就打印"timerTest----"。

实验二 timerWithTime方法

代码如下：

- (IBAction)ButtonDidClick:(id)sender {
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
}

- (void)timerTest
{
    NSLog(@"timerTest----");
}

但是实验结果是，点击button后没有反应。为什么呢？

噢~原来是少加了一句话，添加后的代码如下:

- (IBAction)ButtonDidClick:(id)sender {
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
}

- (void)timerTest
{
    NSLog(@"timerTest----");
}

可是，为什么实验二比实验一要多加一句话呢？解：那是因为scheduledTimer方法会自动添加到当前的runloop里面去，而且runloop的运行模式kCFRunLoopDefaultMode，也就是说实验一已经将timer自动加入到了一个运行模式为kCFRunLoopDefaultMode的runloop中。

实验三有scrollView的情况下使用Timer

首先，按钮响应以及timerTest的方法如下：

- (IBAction)ButtonDidClick:(id)sender {
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
}

- (void)timerTest
{
    NSLog(@"timerTest----");
}

然后在vc中加一个textView，run起来，

然后点击按钮，随后滑动textView，根据打印结果可以看出滑动textView的时候是不打印的，奇怪吧。其实说到底还是RunLoop搞的鬼。可以看到，我们把timer加到了NSDefaultRunLoopMode的runLoop中，而在滑动textview的时候，RunLoop就切换到UITrackingRunLoopMode模式，而上面有提到说：在每次调用 RunLoop 的主函数时，只能指定其中一个 Mode，这个Mode被称作 CurrentMode。所以定时器就不起作用了。
现在可以思考一下解决方法了！（敲黑板ing）
提示一下，问题出在了模式上面，是不是修改一下模式就好了呢。

解决方法：
上面有提到过五个mode

kCFRunLoopDefaultMode //App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
UITrackingRunLoopMode //界面跟踪 Mode，用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他 Mode 影响
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 // 接受系统事件的内部 Mode，通常用不到
kCFRunLoopCommonModes //这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode

其实如果把mode改为kCFRunLoopCommonModes的话就可以既支持kCFRunLoopDefaultMode又支持UITrackingRunLoopMode了。

修改如下：
修改mode类型

- (IBAction)ButtonDidClick:(id)sender {
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}