RunLoop
概述
RunLoop提供了一种机制：线程没有任务执行时，进入休眠状态，让出CPU资源；当有任务需要执行的时候，唤醒线程。
Android的Looper、Nodejs的Event Loop都是类似的原理。
基础用法
创建runloop
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// 创建线程，并调用run1方法执行任务
self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run1) object:nil];
// 开启线程
[self.thread start];
}
- (void) run1
{
// 这里写任务
NSLog(@"----run1-----");
// 添加下边两句代码，就可以开启RunLoop，之后self.thread就变成了常驻线程，可随时添加任务，并交于RunLoop处理
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];
// 测试是否开启了RunLoop，如果开启RunLoop，则来不了这里，因为RunLoop开启了循环。
NSLog(@"未开启RunLoop");
}
原理
组成部分
和runloop有关的几个名词：Thread、CFRunLoopRef、CFRunLoopModeRef、CFRunLoopSourceRef、CFRunLoopTimerRef、CFRunLoopObserverRef
他们的关系是如下图所示
runloop的组成
runloop的组成
1.Thread和runloop是一一对应的。iOS主线程中默认创建了Runloop，使主线程一直处于运行或休眠状态，没有被系统销毁。子线程默认是没有runloop的，所以子线程执行完任务后，会被系统销毁。可以手动在子线程中创建runloop，使子线程处于保活状态。详见基础用法部分。
2.CFRunLoopRef代表runloop对象。创建runloop和runloop的方法详见基础用法部分。
3.CFRunLoopModeRef是runloop的运行模式。Runloop可以包含若干个Mode，每个Mode又包含Source/Timer/Observer。当切换Mode时必须退出当前Mode，然后重新进入Runloop以保证不同Mode的Source/Timer/Observer互不影响。 系统系统的Mode有：NSDefaultRunLoopMode、UITrackingRunLoopMode、UIInitializationRunLoopMode、GSEventReceiveRunLoopMode kCFRunLoopCommonModes。其中UIInitializationRunLoopMode是刚启动App时第进入的第一个 Mode，启动完成后就不再使用。NSDefaultRunLoopMode是默认的Mode，UITrackingRunLoopMode是跟踪用户交互的Mode。kCFRunLoopCommonModes不是一种具体的Mode，是而是一种模式组合，在iOS系统中默认包含了NSDefaultRunLoopMode和 UITrackingRunLoopMode。
4.CFRunLoopSourceRef是RunLoop的事件源。苹果文档将RunLoop能够处理的事件分为Input sources和timer事件。
RunLoop事件源
Input sources分为source0和source1两大类。其中source0主要处理应用层的事件（不是内核或其他进程发过来的），如：performSelectors、dispatch_async。Source1是基于mach_Port的,处理来自系统内核或者其他进程或线程的事件，可以主动唤醒休眠中的RunLoop。mach_port大家就理解成进程间相互发送消息的一种机制就好, 比如屏幕点击, 网络数据的传输都会触发sourse1。
简单举个例子：一个APP在前台静止着，此时，用户用手指点击了一下APP界面，那么过程就是下面这样的：
我们触摸屏幕,先摸到硬件(屏幕)，屏幕表面的事件会被IOKit先包装成Event,通过mach_Port传给正在活跃的APP , Event先告诉source1（mach_port）,source1唤醒RunLoop, 然后将事件Event分发给source0,然后由source0来处理。
5.CFRunLoopTimerRef 定时器。在主线程的RunLoop的NSDefaultRunLoopMode中添加一个NSTimer，然后滑动列表，会发现定时器不工作。是因为滑动列表后，主线程的Mode切换到UITrackingRunLoopMode，而定时器在NSDefaultRunLoopMode，所以定时器不工作。可以把NSTimer添加到UITrackingRunLoopMode或者kCFRunLoopCommonModes中。
6.CFRunLoopObserverRef RunLoop状态的监听者。可以监听
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
kCFRunLoopEntry , // 进入 loop
kCFRunLoopBeforeTimers , // 触发 Timer 回调
kCFRunLoopBeforeSources , // 触发 Source0 回调
kCFRunLoopBeforeWaiting , // 等待 mach_port 消息
kCFRunLoopAfterWaiting ), // 接收 mach_port 消息
kCFRunLoopExit , // 退出 loop
kCFRunLoopAllActivities // loop 所有状态改变
}
监听的代码
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
switch (activity) {
case kCFRunLoopEntry:
{
NSLog(@"zizhong,进入runloop");
}
break;
case kCFRunLoopBeforeTimers:
{
NSLog(@"zizhong,timers");
}
break;
case kCFRunLoopBeforeSources:
{
NSLog(@"zizhong,sources");
}
break;
case kCFRunLoopBeforeWaiting:
{
NSLog(@"zizhong,即将进入休眠");
}
break;
case kCFRunLoopAfterWaiting:
{
NSLog(@"zizhong,唤醒");
}
break;
case kCFRunLoopExit:
{
NSLog(@"zizhong,退出");
}
break;
default:
break;
}
});
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
运行原理
image.png
runloop伪代码
int32_t __CFRunLoopRun()
{
// 通知即将进入runloop
__CFRunLoopDoObservers(KCFRunLoopEntry);
do
{
// 通知将要处理timer和source
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeTimers);
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeSources);
// 处理非延迟的主线程调用
__CFRunLoopDoBlocks();
// 处理Source0事件
__CFRunLoopDoSource0();
if (sourceHandledThisLoop) {
__CFRunLoopDoBlocks();
}
/// 如果有 Source1 (基于port) 处于 ready 状态，直接处理这个 Source1 然后跳转去处理消息。
if (__Source0DidDispatchPortLastTime) {
Boolean hasMsg = __CFRunLoopServiceMachPort();
if (hasMsg) goto handle_msg;
}
/// 通知 Observers: RunLoop 的线程即将进入休眠(sleep)。
if (!sourceHandledThisLoop) {
__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeWaiting);
}
// GCD dispatch main queue
CheckIfExistMessagesInMainDispatchQueue();
// 即将进入休眠
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeWaiting);
// 等待内核mach_msg事件
mach_port_t wakeUpPort = SleepAndWaitForWakingUpPorts();
// 等待。。。
// 从等待中醒来
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopAfterWaiting);
// 处理因timer的唤醒
if (wakeUpPort == timerPort)
__CFRunLoopDoTimers();
// 处理异步方法唤醒,如dispatch_async
else if (wakeUpPort == mainDispatchQueuePort)
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__()
// 处理Source1
else
__CFRunLoopDoSource1();
// 再次确保是否有同步的方法需要调用
__CFRunLoopDoBlocks();
} while (!stop && !timeout);
// 通知即将退出runloop
__CFRunLoopDoObservers(CFRunLoopExit);
}
高级用法
点击事件响应
(1)用户触发事件->(2)系统将事件转交到对应APP的事件队列->(3)APP从消息队列头取出事件->(4)交由Main Window进行消息分发->(5)找到合适的Responder进行处理，如果没找到，则会沿着Responder chain返回到APP层，丢弃不响应该事件
用户触发事件， IOKit.framework 生成一个 IOHIDEvent 事件并由 SpringBoard 接收，SpringBoard会利用mach port，产生source1，来唤醒目标APP的com.apple.uikit.eventfetch-thread的RunLoop。Eventfetch thread会将main runloop 中__handleEventQueue所对应的source0设置为signalled == Yes状态，同时唤醒main RunLoop。mainRunLoop则调用__handleEventQueue进行事件队列处理。
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block)
如当调用了 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block)时，主队列会把该 block 放到对应的线程（恰好是主线程）中，主线程的 RunLoop 会被唤醒，从消息中取得这个 block，回调 CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE() 来执行这个 block
线程保活
子线程默认是完成任务后结束。当要经常使用子线程，每次开启子线程比较耗性能。此时可以开启子线程的 RunLoop，保持 RunLoop 运行，则使子线程保持不死。AFNetworking 基于 NSURLConnection 时正是这样做的，希望在后台线程能保持活着，从而能接收到 delegate 的回调。
/* 返回一个线程 */
+ (NSThread *)networkRequestThread {
static NSThread *_networkRequestThread = nil;
static dispatch_once_t oncePredicate;
dispatch_once(&oncePredicate, ^{
// 创建一个线程，并在该线程上执行下一个方法
_networkRequestThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self
selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:)
object:nil];
// 开启线程
[_networkRequestThread start];
});
return _networkRequestThread;
}
/* 在新开的线程中执行的第一个方法 */
+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
@autoreleasepool {
[[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];
// 获取当前线程对应的 RunLoop
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
// 为 RunLoop 添加 source，模式为 DefaultMode
[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
// 开始运行 RunLoop
[runLoop run];
/ /或者
//[[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:4]];
}
}
监听卡顿
核心思路：主线程runloop中添加监听，监听runloop状态变化。如果runloop长期处于kCFRunLoopBeforeSources(处理source0)或者kCFRunLoopAfterWaiting(处理source1)，就说明出现了卡顿。
自定义线程间通信
自定义线程间通信
