iOS开发基础之Runloop

文章内容来自:
深入理解RunLoop
官方文档-Runloop

Runloop概念

• Runloop本身是一个对象（CFRunloopRef或是NSRunloop ）
• 管理事件和消息
• 提供一种机制：接收到消息或是事件处于运行状态，否则处于休眠避免CPU资源的浪费

Runloop和线程的关系

• 线程和Runloop是一一对应的，系统持有一个全局的CFMutableDictionary来保存线程和Runloop；其中key是线程，value对应CFRunloopRef实例；

• 线程的最初创建如果不获取Runloop是不会自动创建的

Runloop组成

Runloop组成
一个runloop中存在多个Mode，每个Mode中存在Source/Observer/Timer ；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。如果需要切换 Mode，只能退出runloop，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

CFRunloopSourceRef （事件产生）

• source0：包含一个回调的函数指针，它不能主动触发事件，需要调用函数将其标记，然后再唤醒runloop执行；
• source1：包含一个mach_port和函数指针，被用于处理内核和其他线程发送过来的消息，可以直接唤醒runloop；

CFRunloopTimerRef

CFRunloopTimerRef包含一个时间长度和函数指针，runloop会注册时间，当时间一到就会触发回调函数；

CFRunloopObserverRef

CFRunloopObserverRef包含一个函数指针，它可以监控runloop的状态，一旦状态改变就会触发回调函数；

 typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
kCFRunLoopEntry         = (1UL << 0), // 即将进入Loop
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Loop
};  

Source/Timer/Observer 被统称为 mode item，一个 item 可以被同时加入多个 mode。但一个 item 被重复加入同一个 mode 时是不会有效果的。如果一个 mode 中一个 item 都没有，则 RunLoop 会直接退出，不进入循环

Runloop的Mode

CFRunLoopMode 和 CFRunLoop 的结构大致如下：

struct __CFRunLoopMode {
CFStringRef _name;            // Mode Name, 例如 @"kCFRunLoopDefaultMode"
CFMutableSetRef _sources0;    // Set
CFMutableSetRef _sources1;    // Set
CFMutableArrayRef _observers; // Array
CFMutableArrayRef _timers;    // Array
...
};

struct __CFRunLoop {
CFMutableSetRef _commonModes;     // Set
CFMutableSetRef _commonModeItems; // Set<Source/Observer/Timer>
CFRunLoopModeRef _currentMode;    // Current Runloop Mode
CFMutableSetRef _modes;           // Set
...
};   

RunLoop 的内部逻辑

RunLoop 的内部逻辑

当以一种Mode启动runloop时，CFRunLoopRunSpecific函数会根据ModeName找到对应的Mode，判断Mode内部是否存在source/observer/timer,如果存在会调用CFRunloopRun函数，CFRunloopRun内部存在一个while循环，runloop会通知observers将要分别启动timer、source0、source1，一旦启动observers中对应的回调函数将会被调用；runloop会通过mach_msg()函数接收系统消息，当这一切执行完毕，当前runloop就会退出！

AutoreleasePool

一个runloop循环可以理解创建一个AutoreleasePool，在启动和离开时分别触发AutoreleasePool的push和pop函数，在此次循环结束后完成内存的清理工作；

事件响应

• 苹果注册了一个 Source1 (基于 mach port 的) 用来接收系统事件，其回调函数为 __IOHIDEventSystemClientQueueCallback()
• 触摸，加速，接近传感器等几种 Event，随后用 mach port 转发给需要的App进程。随后苹果注册的那个 Source1 就会触发回调，并调用 _UIApplicationHandleEventQueue() 进行应用内部的分发。
• _UIApplicationHandleEventQueue() 会把 IOHIDEvent 处理并包装成 UIEvent 进行处理或分发，其中包括识别 UIGesture/处理屏幕旋转/发送给 UIWindow 等。通常事件比如 UIButton 点击、touchesBegin/Move/End/Cancel 事件都是在这个回调中完成的。

事件的分发有一个hit-testing的过程，这样能够找到最终处理时间的控件，进而执行自定义的逻辑！

手势识别

• 当上面的 _UIApplicationHandleEventQueue() 识别了一个手势时，其首先会调用 Cancel 将当前的 touchesBegin/Move/End 系列回调打断。随后系统将对应的 UIGestureRecognizer 标记为待处理。
• 苹果注册了一个 Observer 监测 BeforeWaiting (Loop即将进入休眠) 事件，这个Observer的回调函数是 _UIGestureRecognizerUpdateObserver()，其内部会获取所有刚被标记为待处理的 GestureRecognizer，并执行GestureRecognizer的回调
• 当有 UIGestureRecognizer 的变化(创建/销毁/状态改变)时，这个回调都会进行相应处理。

界面更新

• 当在操作 UI 时，比如改变了 Frame、更新了 UIView/CALayer 的层次时，或者手动调用了 UIView/CALayer 的 setNeedsLayout/setNeedsDisplay方法后，这个 UIView/CALayer 就被标记为待处理，并被提交到一个全局的容器去。
• 苹果注册了一个 Observer 监听 BeforeWaiting(即将进入休眠) 和 Exit (即将退出Loop) 事件，回调去执行一个很长的函数：
  _ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv()。这个函数里会遍历所有待处理的 UIView/CAlayer 以执行实际的绘制和调整，并更新 UI 界面

关于网络请求

• CFSocket 是最底层的接口，只负责 socket 通信。
• CFNetwork 是基于 CFSocket 等接口的上层封装，ASIHttpRequest 工作于这一层。
• NSURLConnection 是基于 CFNetwork 的更高层的封装，提供面向对象的接口，AFNetworking 工作于这一层。
• NSURLSession 是 iOS7 中新增的接口，表面上是和 NSURLConnection 并列的，但底层仍然用到了 NSURLConnection 的部分功能 (比如 com.apple.NSURLConnectionLoader 线程)，AFNetworking2 和 Alamofire 工作于这一层。

与 Runloop 相关的实例

NSTimer注册的事件不被执行

日常开发中，与 runLoop 接触得最近可能就是通过 NSTimer 了。一个 Timer 一次只能加入到一个 RunLoop 中。我们日常使用的时候，通常就是加入到当前的 runLoop 的 default mode 中，而 ScrollView 在用户滑动时，主线程 RunLoop 会转到 UITrackingRunLoopMode 。而这个时候， Timer 就不会运行。

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有如下两种解决方案：
第一种: 设置RunLoop Mode，例如NSTimer,我们指定它运行于 NSRunLoopCommonModes ，这是一个Mode的集合。注册到这个 Mode 下后，无论当前 runLoop 运行哪个 mode ，事件都能得到执行。
第二种: 另一种解决Timer的方法是，我们在另外一个线程执行和处理 Timer 事件，然后在主线程更新UI。