CFRunLoop
- 这篇文章是在看了sunnyxx大神的线下分享后整理的学习笔记，感谢sunnyxx大神的分享，学习路上再接再厉。
- sunnyxx大神的自动算高工具UITableView-FDTemplateLayoutCell，里面有RunLoop的使用技巧。
https://github.com/forkingdog/UITableView-FDTemplateLayoutCell
概念
事件循环
每个线程都有一个RunLoop对象，但是只有主线程的RunLoop是开启的。子线程中的RunLoop默认是不被创建的，在子线程中当我们调用
NSRunLoop *runloop = [NSRunLoop currentRunLoop];获取RunLoop对象的时候，就会创建RunLoop一个线程可以开启多个RunLoop，只不过都是嵌套在最大的RunLoop中
作用
使程序一直运行并接收用户的输入
决定程序在何时处理哪些事件
调用解耦（主调方产生很多事件，不用等到被调方处理完事件之后，才能执行其他操作）
节省CPU时间（当程序启动后，什么都没有执行的话，就不用让CPU来消耗资源来执行，直接进入睡眠状态）
模拟RunLoop
int main(int argc, char * argv[]) {
while (程序在运行中) {
runloop睡觉呢
起床了，有事干了（唤醒runloop）
runloop干活中
}
return 0;
}
构成元素
每一个RunLoop都包含若干个CFRunLoopMode
在同一时间，只能在一种Mode下面执行
当需要切换Mode的时候，就必须退出当前的RunLoop。重新启动一个
系统默认的有以下5种模式
CFRunLoopDefaultMode: 这个是默认 Mode，也是空闲状态。主线程通常在这个 Mode 下运行的。
UITrackingRunLoopMode: ScrollView滚动时候的模式。
UIInitializationRunLoopMode: 在刚启动程序时进入的第一个 Mode，启动完成后就不再使用。
GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部的Mode，这个Mode由GraphicsServices调用在CFRunLoopRunSpecific前面。通常用不到。
CFRunLoopCommonModes: 这是一个数组，包括了第1和第2种模式。
- CFRunLoopMode的应用举例
当我们在做图片轮播器的时候，如果使用的是kCFRunLoopDefaultMode那么当ScrollView滚动的时候，RunLoop模式就会切换为UITrackingRunLoopMode，这时候NSTimer就没法执行，这时候我们可以使用kCFRunLoopCommonModes，就可以解决这个问题。
CFRunLoopMode又包含若干个CFRunLoopSource\ CFRunLoopTimer\ CFRunLoopObserver
CFRunLoopSource
RunLoop的数据源抽象类（类似于OC中的protocol）
RunLoop定义了两个版本的source：Source0 和 Source1
Source0:处理的是App内部的事件、App自己负责管理，如按钮点击事件等。
Source1:由RunLoop和内核管理，Mach Port驱动，如CFMachPort、CFMessagePort
- CFRunLoopTimer的封装有（只是举例几个）
+ (NSTimer *)timerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti invocation:(NSInvocation *)invocation repeats:(BOOL)yesOrNo;
+ (NSTimer *)scheduledTimerWithTimeInterval: (NSTimeInterval)ti invocation:(NSInvocation *)invocation repeats:(BOOL)yesOrNo;
- (void)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)anArgument afterDelay:(NSTimeInterval)delay
+ (CADisplayLink *)displayLinkWithTarget:(id)target selector:(SEL)sel;
CFRunLoopObserver
作用：告知外界RunLoop状态的更改
有以下状态
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
// 进入RunLoop开始跑了
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),
// 将要执行timer了
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
// 将要执行Source了
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
// 将要进入睡眠
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),
// 被唤醒
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
// 退出
kCFRunLoopExit = (1UL << 7),
// 全部的状态
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
}
- CFRunLoopObserver的应用举例
- CFRunLoopObserver与Autorelease Pool
CFRunLoopObserver 监视到kCFRunLoopEntry(将要进入Loop)的时候，会调用_objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。
CFRunLoopObserver 监视到kCFRunLoopBeforeWaiting(将要进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池；kCFRunLoopExit(即将退出Loop) 时会调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池。
- 重绘视图
苹果为了保证界面的流畅性，（1）不会重绘属性（frame等）没有改变的视图（2）只发送一次drawRect：消息。
当相关的视图对象接收到设置属性的消息的时候，就会将自己标记为要重绘。RunLoop会收集所有等待重绘制的视图，苹果会注册一个CFRunLoopObserver来监听kCFRunLoopBeforeWaiting事件，当事件触发的时候，就会对所有等待重绘的视图对象发送drawRect：消息。
RunLoop的挂起和唤醒
- 当RunLoop处于空闲状态或者点击了暂停的时候,RunLoop就被挂起，具体步骤
(1) 指定用于再次唤醒的端口（mach_port）
(2) 调用mach_msg监听唤醒端口。内核调用mach_msg_trap 让RunLoop处于mach_msg_trap状态，RunLoop就会挂起，等待激活。就像一段代码中有scanf函数，必须要接收一个输入一样，不输入就不会继续往下执行。这里要区别于sleep。或者像是Notification,当有post的时候，才会被唤醒。
（3）由另一线程（或者另一个进程中的某个线程）向内核发送这个端口的msg后，trap状态就会被唤醒，RunLoop就继续工作
RunLoop的实现
// 底层的实现函数
SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled){
// 配置RunLoop的Mode
SetupCFRunLoopMode()
// 通知 Observers 将要进入 Loop
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopEntry);
// 通过GCD设置RunLoop的超时时间
SetupThisRunLoopRunTimeoutTimer();
// RunLoop开始处理事件 do while 循环
do {
// 通知 Observers 将执行timer
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeTimers);
// 通知 Observers 将执行Source0
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeSources);
// 执行blocks
__CFRunLoopDoBlocks();
// 执行Source0
__CFRunLoopDoSource0();
// 问 GCD 主线程有没有需要执行的东西
CheckIfExistMessagesInMainDispatchQueue();
// 通知 Observers 将进入睡眠
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeWaiting);
/* 指定 唤醒端口
监听 mach_msg 会停在这里
进入 mach_msg_trap 状态
睡眠中...
*/
var wakeUpPort = SleepAndWaitForWakingUpPorts();
// 接收到 消息 通知Observers RunLoop被唤醒了
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopAfterWaiting);
// 处理事件
if (wakeUpPort == timerPort) {
// 唤醒端口是 timerPort 执行timer回调 /* DOES CALLOUT */
__CFRunLoopDoTimers();
} else if (wakeUpPort == mainDispatchQueuePort) {
// 唤醒端口 执行mainQueue里面的调用
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__()
} else {
// 唤醒端口 执行Source1回调
__CFRunLoopDoSource1();
}
// 执行 blocks
__CFRunLoopDoBlocks()；
// 当事件处理完了、被强制停止了、超时了、Mode是空的时候就会退出 循环
} while (!stop && isStopped !timeout && !ModeIsEmpty );
// 通知 Observers 将退出Loop
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopExit);
}
其中var wakeUpPort = SleepAndWaitForWakingUpPorts();这句伪代码可以看作是RunLoop的核心。内部实现简化为这样：先调用__CFRunLoopServiceMachPort() ——> 里面会调用mach_msg()函数 然后会卡在这里，等待接收消息来唤醒RunLoop。直到下面的某个条件被触发才被唤醒：
time_out 超时时间到了
有一个Source事件
timer的时间到了
RunLoop 调用mach_msg()函数去接收消息，如果没有其他 mach_port 发送消息过来，内核就会将线程置于等待状态，直到接收到msg。就好比我们在一个函数中，调用了scanf()函数来接收输入一样，只有收到了输入信息，代码才能继续向下执行，否则会一直卡在那里。
- GCD 和 RunLoop
在RunLoop的内部实现中，用到了很多GCD的东西。比如刚刚开始run的时候，通过DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER该类型的dispatch_source 设置了RunLoop的超时时间。还可以在上面RunLoop实现的伪代码中看到__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__() ，只要是dispatch到main_queue的，CoreFoundation 都会调用这个函数，之后，libdispatch.dylib 就会执行回调。
RunLoop实践
-
AFNetworking中RunLoop的创建
在AFN中当使用 NSURLConnection 去执行网络操作的时候，会遇到还没有收到服务器的回调，线程就已经退出了。为了解决这一问题，作者使用到了RunLoop。下面是AFN中的一段代码：
+ (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;
}
上面这段代码在AFURLConnectionOperation.m中的 162 行。
这是创建一个常驻服务线程的好方法。比如，当我们的程序要提供语音服务的时候，就可以创建一个专门为语音功能服务的线程，当需要语音服务的时候，这个线程就可以来执行。
- 一个TableView延迟加载图片的新思路
当cell上有需要从网络获取的图片的时候，我们滚动tableView，异步线程会去加载图片，加载完成后主线程就会设置cell的图片，这个时候就会出现卡的现象。一般的解决方案是调用tableView的代理方法，判断tableView是否正在滑动，如果在滑动，就不设置图片，等停止滑动后再去设置cell的图片。用Runloop能更简单的解决这个问题。我们可以根据RunLoop不同Mode下，执行不同的事件来解决这个问题思路如下：当设置图片的时候，让其在 CFRunLoopDefaultMode 下进行。当滚动tableView的时候，RunLoop是在 UITrackingRunLoopMode 这个Mode下，就不会设置图片，当停止的时候，就会设置图片。
UIImage *downloadedImage = ...;
[self.avatarImageView performSelector:@selector(setImage:)
withObject:downloadedImage
afterDelay:0
inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];
- 让Crash的App回光返照
App崩溃的发生分两种情况：
(1) program received signal:SIGABRT SIGABRT 一般是过度release 或者 发送 unrecogized selector导致。
(2) EXC_BAD_ACCESS 是访问已被释放的内存导致,野指针错误。
由 SIGABRT 引起的Crash 是系统发这个signal给App，程序收到这个signal后，就会把主线程的RunLoop杀死，程序就Crash了 该例只针对 SIGABRT引起的Crash有效。
- Signal: 是Unix、类Unix等操作系统中进程间通讯的一种方式，用来通知一个事件发生。当一个singal发送给进程，操作系统就会中断进程的正常控制流程，如果在进程中定义了信号的处理函数，那么这个函数就会被执行，因此我们可以注册signal，并指定收到signal后要执行的函数
为了让App回光返照，我们需要来捕获 libsystem_sim_c.dylib 调用 abort() 函数发出的程序终止信号，然后让其执行我们定义的处理signal的方法。在方法中，我们需要开启一个RunLoop,保持主线程不退出。
// 创建RunLoop
CFRunLoopRef runLoop = CFRunLoopGetCurrent();
// 设置Mode
NSArray *allModes = CFBridgingRelease(CFRunLoopCopyAllModes(runLoop));
// 弹窗告知 程序挂了
UIAlertView *alertView = [[UIAlertView alloc] initWithTitle:@"程序崩溃了" message:@"崩溃信息" delegate:nil cancelButtonTitle:@"取消" otherButtonTitles:nil];
[alertView show];
while (1) {
for (NSString *mode in allModes) {
// 快速的切换 Mode 就能处理滚动、点击等事件
CFRunLoopRunInMode((CFStringRef)mode, 0.001, false);
}
}
备注
有哪些地方理解的不对，希望大神们能够指出，感激不尽。