NSRunLoop简介

一. 什么是RunLoop

RunLoop
- 从字面上了解, RunLoop即是运行循环, 就像是在一个圆形循环中去运作
- RunLoop的基本作用
  - 他是App持续运行的保证, 如果RunLoop不存在了, 程序也就终止运行了
  - RunLoop会在循环中处理App的各种事件, 如触摸事件, 定时器事件, Selector事件
  - RunLoop最大的优势就是能节省CPU的资源, 提高程序的性能, 他会在需要执行任务的时候被唤醒, 当没有任务执行的时候进入休眠状态

Main函数中的RunLoop

首先, 重温一遍App的启动原理
当Main函数执行到UIApplicationMain时, 就开启了RunLoop运行循环
在运行循环开启时, 就会保证程序的持续运行并且处理App的各种事件, 不会退出

Main函数中的RunLoop, 被称为主运行循环, 而主运行循环在整个App的声明周期中都不会被销毁, 他是程序运行的保证

  // 程序在启动时，第一步就会执行main函数，在main函数中会执行以下操作：
  int main(int argc, char * argv[]) {
      @autoreleasepool {
          /*
           nil：UIApplication类名或者子类名称，如果为nil，就等于@"UIApplication"
           NSStringFromClass([AppDelegate class]：UIApplication代理的名称
           */
          return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
      }
  }
  
  程序启动的完整流程
       1. 执行main函数
       2. 执行UIApplicationMain函数
            1> 指定UIApplication对象
            2> 指定UIApplication的代理
       3. 创建UIApplication对象，并且指定他的代理
       4. **创建一个事件循环：主循环(RunLoop)，并且是一个死循环，保证程序的持续运行**
       5. 加载配置了所有应用程序信息的info.plist文件
            1> 判断 Main storyboard file base name中有没有指定Main，即需要加载的StoryBoard文件
            2> 如果指定了，就加载Main.storyboard
            3> 如果没有指定的话，就会黑屏
       6. 应用程序启动完毕

二. NSRunLoop和CFRunLoopRef

简单介绍
- CFRunLoopRef是在CoreFoundation框架中的, 它的内部API以及实现, 都是纯C语言编写, 这些API都是现成安全的
- NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的封装, 他提供了面向对象的API, 但是这些API不是线程安全的
- 目前CFRunLoopRef已经开源了, 大家可以在官方文档中查看: 友情提示: 需要很好的C语言功底
NSRunloop和CFRunLoopRef都是RunLoop对象, 他们的区别是
- 这两个对象的地址不同, 因为他们的对象来自于完全不同的类
- CFRunLoop可以调用getCfRunLoop方法, 将NSRunLoop转化为CFRunLoop
- 线程: RunLoop在主线程中, 保持持续循环状态, 当所有的事件处理结束, 就会进入休眠状态
- 当外界传入各种时间时: Prot接口事件时, RunLoop就会被唤醒, 处理相关的事件, 当事件处理完毕时, 会再次进入休眠状态
  - UI交互事件
  - PerformSelector: onThread: 让线程执行任务
  - Timer: 定时器事件
RunLoop运行图解

screenshot.png

简单的应用

 - (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
     
     // 1. 获取当前线程对应的RunLoop对象
     NSRunLoop *curRunLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
     NSLog(@"%p", curRunLoop);
     // 2. 获取主线程对应的RunLoop对象
     NSRunLoop *mainRunLoop = [NSRunLoop mainRunLoop];
     NSLog(@"%p", mainRunLoop);
     
     /* Core Foundation */
     // 1. 获得当前线程的RunLoop对象
     CFRunLoopRef runloop = CFRunLoopGetCurrent();
     NSLog(@"%p", runloop);
     // 2. 获得主线程的RunLoop对象
     CFRunLoopRef cfMainRunLoop = CFRunLoopGetMain();
     NSLog(@"%p", cfMainRunLoop);

     // 从这里可以看出这两种运行循环是完全不同的对象
     
     // NSRunLoop --> CFRunLoopRef
     NSLog(@"%p---%p", cfMainRunLoop, mainRunLoop.getCFRunLoop);
     
     // 开启子线程，执行task方法
     [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(task) toTarget:self withObject:nil];
 }
 
 - (void)task {
     
     /* 子线程和RunLoop
      1. 每一个子线程，都对应一个自己的RunLoop
      2. 主线程的RunLoop在程序运行的时候就已经创建了，而子线程的RunLoop则需要手动开启
      3. [NSRunLoop currentRunLoop]，此方法会开启一个新的RunLoop
      4. RunLoop需要执行run方法，来开启，但如果RunLoop中没有任何任务，就会关闭
      */
     
     // 1. 当前RunLoop
     NSLog(@"%p--%p", [NSRunLoop currentRunLoop], [NSRunLoop mainRunLoop]);
     
     // 2. 开启一个新的RunLoop
     [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
     
     NSLog(@"tast---%@", [NSThread currentThread]);
 }

三. RunLoop与线程

每一条线程, 都有一个与之相对应的RunLoop对象, 负责处理线程中的任务
线程的创建
- 主线程: RunLoop是在程序已经启动的时候就创建好了, 当程序关闭的时候主线程才被销毁
- 子线程: 子线程需要手动创建RunLoop, 并且手动开启, 当没有任务执行时, 该线程会被关闭, RunLoop被销毁

子线程和RunLoop

子线程会单独开启RunLoop去执行任务
子线程和RunLoop是一一对应的关系, 每个子线程都有自己的RunLoop(但需要主动创建)
创建子线程的RunLoop: [NSRunloop currentRunLoop]
- 通过对CFRunLoop原码的分析可以判断出, 这个方法是懒加载获取RunLoop对象的, 当第一次调用这个方法时, 他就会在对应的线程中创建一个RunLoop, 并且保存到一个字典中便于随时取出
- 也就是说, 如果不主动去获取RunLoop, 那么默认是不会给子线程创建一个RunLoop的
子线程的RunLoop需要手动开启: [[NSRunLoop currentRunLoop] run]

如果RunLoop内部没有任何任务需要去处理时, 就会被关闭

  // 全局的Dictionary，key 是 pthread_t， value 是 CFRunLoopRef
  static CFMutableDictionaryRef loopsDic;
  // 访问 loopsDic 时的锁
  static CFSpinLock_t loopsLock;
    
  // 获取一个 pthread 对应的 RunLoop
  CFRunLoopRef _CFRunLoopGet(pthread_t thread) {
      OSSpinLockLock(&loopsLock);
       
      if (!loopsDic) {
          // 第一次进入时，初始化全局Dic，并先为主线程创建一个 RunLoop。
          loopsDic = CFDictionaryCreateMutable();
          CFRunLoopRef mainLoop = _CFRunLoopCreate();
          CFDictionarySetValue(loopsDic, pthread_main_thread_np(), mainLoop);
      }
       
      // 直接从 Dictionary 里获取。
      CFRunLoopRef loop = CFDictionaryGetValue(loopsDic, thread));
       
      if (!loop) {
          // 取不到时，创建一个
          loop = _CFRunLoopCreate();
          CFDictionarySetValue(loopsDic, thread, loop);
          // 注册一个回调，当线程销毁时，顺便也销毁其对应的 RunLoop
          _CFSetTSD(..., thread, loop, __CFFinalizeRunLoop);
      }
       
      OSSpinLockUnLock(&loopsLock);
      return loop;
  }
    
  CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain() {
      return _CFRunLoopGet(pthread_main_thread_np());
  }
    
  CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent() {
      return _CFRunLoopGet(pthread_self());
  }

四. RunLoop的相关类

RunLoop的运行模式图
- 一个RunLoop包含多个Mode, 而每个Mode又包含若干个Source/Timer/Observer

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相关类
1. RunLoop: RunLoop对象本身
2. RunLoopMode: 即RunLoop的运行模式
  - 一个RunLoop至少要制定一个运行模式, 当运行模式指定之后, 至少有一个Source或者Timer任务在执行
  - RunLoop启动之后, 只能指定一个运行模式, 可以使用currentMode来获取
  - 如果要切换RunLoop的运行模式, 就要先退出当前的RunLoop, 重新指定Mode再次进入运行
3. 系统默认注册的5个Mode
  - kCFRunLoopDefaultMode: App的默认Mode, 通常主线程是在这个Mode下运行的
  - UITrackingRunLoopMode: 界面跟踪Mode, 用于ScrollView/TableView等追踪触摸滑动, 保证界面滑动的时候不受其他Mode影响
  - UIInitializationRunLoopMode: 当App启动时, 第一个进入的Mode, 启动完成之后就不会再使用这个Mode
  - GSEventReceiveRunLoopMode: 接收系统事件的内部Mode, 通常由系统自动管理
  - kCFRunLoopCommonMode: 一个类似于占位的Mode, 并不是一个真正的Mode

Mode中的类

CFRunLoopSourceRef: 事件源, 事件, 输入等都属于事件源, 他有两个分类
- Source0, 非基于Port, 用户触发的事件, 例如点击事件等
- Source1, 基于Port的事件, 他用于系统内部与线程之间交互

CFRunLoopTimerRef: 定时器事件

NSTimer:
- 如果将NSTimer添加到子线程中, 需要先创建一个RunLoop, 然后再启动RunLoop
- NSTimer受到RunLoop的印象, 一般会有一些轻微的误差, 所以对于精密计时, GCD定时器较为精准

GCD定时器: 精确到纳秒, 较为精准

GCD定时器的创建步骤: 创建定时器 -> 设置定时器 -> 设置定时器的回调方法 -> 恢复定时器

GCD定时器一定要添加一个强引用, 否则会被立即释放

  - (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
      
      // 1. 创建GCD定时器
      /*
       DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER 定时器
       uintptr_t handle  描述信息
       unsigned long mask  传入0
       dispatch_queue_t queue  定时器运行的队列，决定定时器在哪个线程中运行
       */
      dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_global_queue(0, 0));
      
      // 2. 设置定时器
      /*
       dispatch_source_t source,  定时器的对象
       dispatch_time_t start,     定时器什么时候开始
       uint64_t interval,         定时器多长时间执行一次
       uint64_t leeway            精准度，0为绝对精准
       */
      dispatch_source_set_timer(timer, DISPATCH_TIME_NOW, 2.0 * NSEC_PER_SEC, 0 * NSEC_PER_SEC);
      
      // 3. 设置定时器的任务
      dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
          NSLog(@"---GCD---%@", [NSThread currentThread]);
      });
      
      // 4. 恢复定时器
      dispatch_resume(timer);
      
      // 5. 强引用定时器，否则创建出来就会被释放
      self.timer = timer;
  }

CFRunLoopObserverRef: 观察者

观察者可以观察到RunLoop不同的运行状态

通过判断RunLoop的运行状态, 可以执行一些操作

  // 1. 创建监听者
  /*
   CFAllocatorRef allocator 分配存储空间
   CFOptionFlags activities 要监听哪个状态，kCFRunLoopAllActivities监听所有状态
   Boolean repeats 是否持续监听RunLoop的状态
   CFIndex order 优先级，默认为0
   Block activity RunLoop当前的状态
   */
  CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {

      /*
       kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),          进入工作
       kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),   即将处理Timers事件
       kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),  即将处理Source事件
       kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),  即将休眠
       kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),   被唤醒
       kCFRunLoopExit = (1UL << 7),           退出RunLoop
       kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU  监听所有事件
       */

      // 当activity处于什么状态的时候，调用一次
      switch (activity) {
          case kCFRunLoopEntry:
              NSLog(@"进入");
              break;
          case kCFRunLoopBeforeTimers:
              NSLog(@"即将处理Timer事件");
              break;
          case kCFRunLoopBeforeSources:
              NSLog(@"即将处理Source事件");
              break;
          case kCFRunLoopBeforeWaiting:
              NSLog(@"即将休眠");
              break;
          case kCFRunLoopAfterWaiting:
              NSLog(@"被唤醒");
              break;
          case kCFRunLoopExit:
              NSLog(@"退出RunLoop");
              break;
          default:
              break;
      }
  });

  // 2. 给对应的RunLoop添加一个监听者，并制定监听的是那种运行模式
  /*
   CFRunLoopRef rl  要添加监听者的RunLoop
   CFRunLoopObserverRef observer,  要添加的监听者
   CFStringRef mode  RunLoop的运行模式
   */
  CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);

NSRunLoop简介

NSRunLoop简介

一. 什么是RunLoop

二. NSRunLoop和CFRunLoopRef

三. RunLoop与线程

四. RunLoop的相关类

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