RunLoop笔记

2017-02-23 本文已影响117人欧阳铨

RunLoop是iOS和OSX中基本的概念，掌握RunLoop，能了解到苹果是如何利用RunLoop实现自动释放池、延迟回调、触摸事件、屏幕刷新等功能的，并能在开发中优化你的程序。

苹果提供了两个对象：NSRunLoop 和 CFRunLoopRef。
NSRunLoop是对CFRunLoopRef的封装，提供了面向对象的API，这些API并不是线程安全。
CFRunLoopRef提供C函数API，并且API都是线程安全的。
CFRunLoopRef源码可以在这里下载阅读。

RunLoop的概念

RunLoop可以理解为会在内部卡住的do-while循环，当某个事件继续驱动循环时，循环得以往下执行或者退出。例如下面的伪代码：
objectivec
do{
dothing();
sleep();
//代码停在这一行，等待唤醒消息。
id message = wakeUpMessage();
doMessage(message);
}while(message != quit || != loopStop);

RunLoop的核心就是这个事件驱动循环(Event Loop)。在线程中执行这个循环后，在一直处于循环内部"等待->接受消息->处理消息->等待"状态，直到传入了退出循环的消息或者循环退出。

##RunLoop的结构
有五个类与RunLoop相关：
- CFRunLoopRef
- CFRunLoopModeRef
- CFRunLoopSourceRef
- CFRunLoopTimerRef
- CFRunLoopObserverRef


![RunLoop与mode的关系.png](https://img.haomeiwen.com/i1353363/dc3b33413e96fe75.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)


一个RunLoop中可以有多个Mode，一个Mode可以有多个Source/Timer/Observer。

###CFRunLoopSourceRef
soure包含两个版本：
- soure0:处理App内部事件，App自己负责管理这些时间，比如UIEvent和CFSocket。
- soure1:由RunLoop和内核管理，由Mach port驱动，如CFMackPort、CFMessagePort，用于线程间通信。

###CFRunLoopTimerRef
我们开发中经常使用的NSTimer就是来自于这里。当其加入到RunLoop时，RunLoop会在相应的时间点注册好回调，当时间点到达时，RunLoop被唤醒以执行回调。

###CFRunLoopObserverRef
observer是观察者。每个Observer都包含一个回调，用于当RunLoop发生状态变化时，观察者能接收到相应的回调。可以接收到的回调有：
```objectivec```
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
};

CFRunLoopModeRef

结构如下：
objectivec
struct __CFRunLoopMode {
CFStringRef _name; // Mode Name, 例如 @"kCFRunLoopDefaultMode"
CFMutableSetRef _sources0; // Set
CFMutableSetRef _sources1; // Set
CFMutableArrayRef _observers; // Array
CFMutableArrayRef _timers; // Array
};

每个Mode除了上面提到的sources/observer/timer外，还对应着一个ModeName。苹果公开提供的 Mode 有两个：NSDefaultRunLoopMode和 UITrackingRunLoopMode，你可以用这两个 Mode Name 来操作其对应的 Mode。

需要注意的是RunLoop在同一时间内只能且必须在一个Mode下运行，否则RunLoop无法运行。并且当需要更换Mode时，需要停止RunLoop，重新赋值Mode，然后重新启动RunLoop。

###RunLoop 的内部逻辑

![RunLoop内部逻辑.png](https://img.haomeiwen.com/i1353363/5c2dfbba6995f5d8.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)


通过整理后的伪代码如下：
```objectivec```
id runLoop{
    //通过Observer通知，即将进入Loop
    runLoopObserver(kCFRunLoopEntry);
    //进入RunLoop内部循环
    runLoopRun(){
      do{
         //通过Observer通知，RunLoop 即将触发 Timer 回调。
         runLoopObserver(kCFRunLoopBeforeTimers);
         //通过Observer通知，RunLoop 即将触发 Source0回调。
        runLoopObserver(kCFRunLoopBeforeSources);

         doTimer();
         doSource0();

         //如果有source1消息，跳过睡眠
         if(source1) goto handle_msg;

         //通过Observer通知，RunLoop 的线程即将进入休眠(sleep)。
         runLoopObserver(kCFRunLoopBeforeWaiting);
         //RunLoop等待被唤醒
         //Z z z...
         //通过Observer通知，RunLoop被唤醒。
         runLoopObserver(kCFRunLoopAfterWaiting);
       
handle_msg:
         //根据被唤醒的类型，处理消息
        }while(!stop);
    //通过Observer通知，RunLoop 即将退出。
    runLoopObserver(kCFRunLoopExit);
    }
}

RunLoop的应用

滑动优化

主线程的 RunLoop 里有两个预置的 Mode：kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode。DefaultMode 是 App 平时所处的状态，TrackingRunLoopMode 是追踪 ScrollView 滑动时的状态。将Timer或者其它消耗性能的回调注册在kCFRunLoopDefaultMode，当页面进行滑动时，都会停止这些回调。不会影响到滑动操作。

AutoreleasePool

当即将进入Loop，会创建AutoreleasePool，其优先级最高，保证在发生其它回调之前。当RunLoop即将进入休眠时，会pop掉旧的AutoreleasePool，创建新的AutoreleasePool。最后RunLoop退出时，释放AutoreleasePool，其优先级最低，保证其释放池发生在其他所有回调之后。其中的Autorelease对象在AutoreleasePool释放后被释放。

AFN中RunLoop的应用

AFNetworking 单独创建了一个线程，并在这个线程中启动了一个 RunLoop：
objectivec

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

其中添加的[NSMachPort port]其实是一个空port，目的只是让RunLoop不至于退出，达到线程保活。


###AsyncDisplayKit
我们知道，当UI 线程中一旦出现繁重的任务就会导致界面卡顿。而AsyncDisplayKit的做法就是将这些任务在后台执行，并监听主线程的Observer。当主线程RunLoop进入 kCFRunLoopBeforeWaiting 和 kCFRunLoopExit状态时，遍历所有之前放入队列的待处理的任务，然后一一执行。

###最后
此文章概括得比较简单，大多数内容都是参考：
- [深入理解RunLoop](http://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/)
- [iOS线下分享《RunLoop》by 孙源@sunnyxx](http://v.youku.com/v_show/id_XODgxODkzODI0.html)

再加上自己的一点笔记。有错误的地方希望大家可以留言改正，有什么问题也可以留言一起讨论。