0x00 RunLoop 是什么?

在程序运行的过程中循环做的一些事情, 保证 main 函数不会直接退出, 并处理各种事件, 节省 CPU 资源, 提高性能

0x01 应用在哪里?

• 定时器, PerformSelector
  • 解决 NSTimer 在滑动时停止工作的问题

  NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
        // handle
    }];
  [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
  

• GCD, 线程
  • 控制线程的生命周期(线程保活)

  // 创建 thread  并启用 RunLoop  
  - (void)run {
    NSLog(@"%s  ---  START", __func__);
    [NSRunLoop.currentRunLoop addPort:NSPort.new forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  //    run 是一个不会停止的循环, 永不销毁的RunLoop
  //    [NSRunLoop.currentRunLoop run];
    while (self && !self.needThreadStop) {
        [NSRunLoop.currentRunLoop runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:NSDate.distantFuture];
    }
    
    NSLog(@"%s --- END", __func__);
  }
  // 停止 RunLoop, 并挂掉线程
  - (void)stop {
    NSLog(@"%s --- %@", __func__, NSThread.currentThread);
    self.needThreadStop = YES;
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
    self.thread = nil;
    NSLog(@"%s --- %@", __func__, NSThread.currentThread);
  }
  // 点击方法, 触发 stop
  - (IBAction)threadStop:(id)sender {
    [self performSelector:@selector(stop) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:YES];
  }
  

• 事件的响应, 手势的识别, UI 的刷新
  • 监控应用卡顿
  • 性能优化
• 网络请求
• AutoreleasePool

0x02 RunLoop 对象

有两套 API 可以获取

• NSRunLoop : 基于 CFRunLoopRef 进行包装的 OC 对象, [NSRunLoop currentRunLoop]
• CFRunLoopRef: 是一套开源的代码 CFRunLoopGetCurrent()

0x03 线程

• 每条线程都有唯一的一个与之对应的 RunLoop 对象(一一对应关系)
• RunLoop 保存在一个全局的 Dic 里面, 线程作为 key, RunLoop 作为 value
• 线程刚创建的时候并没有 RunLoop 对象, RunLoop 对象在第一次获取时创建, 即 [NSRunLoop currentRunLoop] 或 CFRunLoopGetCurrent()
• RunLoop 在线程结束时销毁
• 主线程的 RunLoop 是自动获取的, 子线程默认没有开启 RunLoop, 需要手动开启, 比如 dispatch_async, 使用的时候并没有 RunLoop, 需要在 block 内获取一次才会创建

0x04 RunLoop 的类

• 息息相关的五个类

  • typedef struct __CFRunLoop * CFRunLoopRef;

  • typedef struct __CFRunLoopMode *CFRunLoopModeRef;

  • typedef struct __CFRunLoopSource * CFRunLoopSourceRef;

  • typedef struct __CFRunLoopObserver * CFRunLoopObserverRef;

  • typedef struct CF_BRIDGED_MUTABLE_TYPE(NSTimer) __CFRunLoopTimer * CFRunLoopTimerRef;

• RunLoop 最关心的结构体(简化版本, 原版本去看源码吧):

struct __CFRunLoop {
    pthread_t _pthread;
    CFMutableSetRef _commonModes;
    CFMutableSetRef _commonModeItems;
    CFRunLoopModeRef _currentMode;
    CFMutableSetRef _modes;
};


struct __CFRunLoopMode {
    CFStringRef _name;
    CFMutableSetRef _sources0;
    CFMutableSetRef _sources1;
    CFMutableArrayRef _observers;
    CFMutableArrayRef _timers;
};

0x05 CFRunLoopModeRef

• CFRunLoopModeRef 代表 RunLoop 的运行模式
• 一个 RunLoop 有多个模式(结构体中 _modes 体现), 每个模式又包含若干个Source0/Source1/Observer/Timer (__CFRunLoopMode 结构体成员体现)
• RunLoop 启动时只能选择一种模式, 作为 CurrentMode
• 如果需要切换 Mode, 只有退出当前 RunLoop, 再选择一个 Mode 进入
• 如果 RunLoop 中没有任何 Source0/Source1/Observer/Timer , 就会立即退出
• 常见的 3 种模式:
  • NSDefaultRunLoopMode (kCFRunLoopDefaultMode) 默认的 Mode
  • UITrackingRunLoopMode 保证滑动时不受其他 Mode 影响
  • NSRunLoopCommonModes (kCFRunLoopCommonModes) 包含前两种, 并不是一种模式, 而是一个标志, 让系统去选择 CFMutableSetRef _commonModes;

0x06 CFRunLoopObserverRef

// 创建 
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopBeforeWaiting | kCFRunLoopAfterWaiting, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) { });
// 添加监听        
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
// 释放
CFRelease(observer);

/* 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), // 即将进入睡眠
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), // 刚从睡眠中唤醒
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7), // 即将退出 Loop
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

0x07 运行逻辑

• Sources0
  • 触摸事件
  • performSelector:onThread:
• Sources1
  • 基于 Port 的线程通信
  • 系统事件捕捉(捕捉到后给 Source0 处理) (响应用户操作的流程)
• Timers
  • NSTimer
  • performSelector: withObject: afterDelay:
• Observers
  • 用于监听 RunLoop 的状态
  • UI 刷新(before waiting)
  • AutoreleasePool(before waiting)
• 逻辑流程
  1. 通知 Observers : 进入 Loop (__CFRunLoopDoObservers 所有的通知操作)
  2. 通知 Observers : 即将处理Timers
  3. 通知 Observers : 即将处理Sources
  4. 处理 Blocks (__CFRunLoopDoBlocks)
  5. 处理Source0 (__CFRunLoopDoSources0) ( 函数返回值为 True 再次处理 Blocks )
  6. 如果存在 Source1 就跳转到第 8 步, 否则继续
  7. 通知 Observers : 开始睡眠( 等待唤醒 )
  8. 通知 Observers : 结束睡眠( 被唤醒 )
     • 处理 Timer (__CFRunLoopDoTimers)
     • 处理 GCD (CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE)
     • 处理 Source1 (__CFRunLoopDoSource1)
  9. 处理 Blocks
  10. 根据结果决定如何操作
      • 回到第二步继续处理事件
      • 退出 Loop (换 Mode)
  11. 通知 Observers : 退出 Loop

0x08 睡眠原理

• 等待消息 (mach_msg 内核 API)
  • 没有消息就睡眠休息
  • 有消息就唤醒处理