RunLoop

RunLoop 顾名思义：运行循环，在程序运行过程中循环做一些事情，即用来处理事件的循环

RunLoop 应用范畴

• 定时器（Timer）、PerformSelector
• GCD Async Main Queue
• 事件响应、手势识别、界面刷新
• 网络请求（如：AFNetworking 线程保活）
• AutoreleasePool

RunLoop 基本作用

• 保持程序持续运行：程序一启动就会创建一个主线程，一个主线程会有与之对应的RunLoop，RunLoop保证主线程不会被销毁，也就保证了程序的持续运行
• 处理App中的各种事件(比如：触摸事件、定时器事件、Selector事件等）
• 节省 CPU 资源，提高程序性能：程序运行起来时，当什么操作都没有做的时候，RunLoop就会通知 CPU，现在没有事情做，我要去休息，这时CPU 就会将其资源释放出来去做其他的事情，当有事情做的时候RunLoop就会被唤醒去做事情。(没有消息就让线程休眠，有消息就唤醒线程)

RunLoop 对象

iOS 中有2套API来访问和使用 RunLoop：

• Foundation：NSRunLoop
• Core Foundation：CFRunLoopRef

NSRunLoop 和 CFRunLoopRef 都代表着 RunLoop对象

• NSRunLoop 是基于 CFRunLoopRef 的一层OC包装
• CFRunLoopRef 是开源的：https://opensource.apple.com/tarballs/CF/

RunLoop 与线程

• 每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象
• RunLoop 保存在一个全局的Dictionary里，线程作为key，RunLoop作为value
• 线程刚创建时并没有RunLoop对象，RunLoop会在第一次获取它时创建
• RunLoop会在线程结束时销毁
• 主线程的RunLoop已经自动获取（创建），子线程默认没有开启RunLoop

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

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RunLoop 的构成

RunLoop

• Core Foundation 中关于 RunLoop 的5个类

  CFRunLoopRef // runloop对象
    CFRunLoopModeRef  // 运行模式
      CFRunLoopSourceRef
      CFRunLoopTimerRef
      CFRunLoopObserverRef
  

结构体如下：

typedef struct __CFRunLoop * CFRunLoopRef;
typedef struct __CFRunLoopSource * CFRunLoopSourceRef;
typedef struct __CFRunLoopObserver * CFRunLoopObserverRef;

struct __CFRunLoop {
    pthread_t _pthread; // 线程 
    CFMutableSetRef _commonModes; // commonModes下的两个mode（kCFRunloopDefaultMode和UITrackingMode）
    CFMutableSetRef _commonModeItems; // 在commonModes状态下运行的对象（例如Timer）
    CFRunLoopModeRef _currentMode; // 运行的所有模式（CFRunloopModeRef类）
    CFMutableSetRef _modes; // 在当前 loop 下运行的mode
    ...
};

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

CFRunLoopModeRef

• CFRunLoopModeRef 代表 RunLoop 的运行模式
• 一个RunLoop 包含 若干个Mode，每个Mode 又包含若干个 Source0/Source1/Timer/Observer
• RunLoop 启动时只能选择其中一个Mode，作为 currentMode
• 如果需要切换Mode，只能退出当前Loop，再重新选择一个Mode进入

  不同组的 Source0/Source1/Timer/Observer 能分隔开来，互不影响

• 如果 Mode 里没有任何 Source0/Source1/Timer/Observer，RunLoop 会立马退出

目前已知的 5 种 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，包含 kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode

CommonModes

一个 Mode 可以将自己标记为Common属性（通过将其 ModeName 添加到 RunLoop 的 commonModes 中）。每当 RunLoop 的内容发生变化时，RunLoop 都会自动将 _commonModeItems 里的 Source/Observer/Timer 同步到具有 Common 标记的所有 Mode 里。

_sources0 和 _sources1

• Sources0： 触摸事件处理，performSelector: onThread:，非基于Port的
• Sources1： 基于Port的线程间通信，系统事件捕捉

_timers

定时执行的定时器，底层基于使用 mk_timer 实现，受 RunLoop 的 Mode 影响（GCD的定时器不受 RunLoop 的Mode 影响）；当其加入到 RunLoop 时，RunLoop会注册对应的时间点，当时间点到时，RunLoop会被唤醒以执行那个回调。如果线程阻塞或者不在这个Mode下，触发点将不会执行，一直等到下一个周期时间点触发。

timer 和 sources1（也就是基于 port 的 sources）可以反复使用，比如 timer 设置为 repeat，port 可以持续接收消息，而 sources0 在一次触发后就会被 runloop 移除。

_observers

• 用于监听 RunLoop 的状态
• UI刷新（BeforeWaiting）
• AutoreleasePool（BeforeWaiting）

监听方法

// 创建Observer
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
    switch (activity) {
        case kCFRunLoopEntry: {
            CFRunLoopMode mode = CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopGetCurrent());
            NSLog(@"kCFRunLoopEntry - %@", mode);
            CFRelease(mode);
            break;
        }
        case kCFRunLoopExit: {
            CFRunLoopMode mode = CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopGetCurrent());
            NSLog(@"kCFRunLoopExit - %@", mode);
            CFRelease(mode);
            break;
        }
        default:
            break;
    }
});
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
CFRelease(observer);

监听状态

/* Run Loop Observer Activities */
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
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU  // 包含上面所有状态
};

RunLoop 运行逻辑

RunLoop 运行逻辑

查看源码

void CFRunLoopRun(void) {   /* DOES CALLOUT */
    int32_t result;
    do {
        result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
        CHECK_FOR_FORK();
    } while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}

SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled);

static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, CFRunLoopModeRef previousMode);

RunLoop 休眠的实现原理

RunLoop 休眠的实现原理