Runloop的总结

Runloop

• 运⾏的循环
• Run loops 是线程相关的基础框架
• 一个 run loop 就是一个事件处理的循环. 用来不停的调度⼯作以及处理输⼊事件.
• 内部是一个 do-while 循环. 这个循环内部不停处理各种任务
• 使⽤run loop 的目的是让手机的线程在有工作的时候忙于工作,没工作的时候处于休眠状态.
• RunLoop 就是这样一个函数, 其内部是一个 do-while 循环. 当调用 CFRunLoopRun() 时, 线程会一直停留在
  这个循环里. 直到超时或被手动停止. 该函数才会返回

RunLoop内部逻辑

1. 通知 Observer: 即将进入 Loop --> Observer
2. 通知 Observer: 即将要处理 Source()
3. 通知 Observer: 将要处理 Source0
4. 处理理 Source0
5. 若有 Source1, 跳到 9
6. 通知 Observer: 线程即将休眠
7. 休眠等待唤醒 (Source0 (port) Timer 外部手动唤醒)
8. 通知 Observer: 线程刚被唤醒
9. 处理唤醒时 收到的消息, 跳至 2
10. 通知 Observer 即将退出 Loop

Runloop & 线程

1. 每个线程,包括程序的主线程 都有与之对应的 run loop对象.
2. runloops 是线程的基础架构部分
3. 主线程的run loop 是默认启动的.
4. 在 main()函数里

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
            return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

• UIApplicationMain()函数会为 Main Thread设置一个 NSRunLoop对象. 这也就是为什么应用可以再无人
  操作的时候开始休息,需要⼲活的时候能⽴马响应.

5. 对于其他线程来说 run loop默认是没有启动的, 如果需要更多的线程交互则可以手动配置和启动,若线程只是
   去执行一个长时间的已确定的任务则不需要.

6. 在任何一个 Cocoa程序的线程中, 都可以通过:

  [NSRunLoop currentRunLoop]

来获取当前线程的 run loop.

7. 一个Runloop包含若干个 Mode 每个Mode 又包含若干个 Source/Timer/Observer. 每次调用 Runloop 的主函
   数时,只能指定其中⼀个Mode. 切换Mode 的时候需要退出 Loop, 再重新指定⼀个 Mode 进入. 为了分隔开不
   同组的 Source/Timer/Observer, 让其相互不影响.

8. CFRunLoopSourceRef

• 事件产生的地方

• Source0

  • 只包含了了一个回调(函数指针)
  • 不能主动触发事件.
  • 使用时,需要先调用 CFRunLoopSourceSignal(source),将此 Source 标记为待处理,然后手动调用
    CFRunLoopWakeUp 来唤醒 RunLoop 的线程.

• Source1

  • 包含了了一个 mach_port和一个回调(函数指针)
  • 用于通过内核和其他线程相互发送消息
  • 这种 Source能主动唤醒 RunLoop 的线程.

9. CFRunLoopTimerRef

• 基于事件的触发器
• 与 NSTimer 是 toll-free bridged的 可以混用.
• 包含一个时间长度和一个回调(函数指针)
• 当加⼊入到 RunLoop 时, RunLoop会注册对应的时间点,当时间到时, RunLoop 会被唤醒以执行那个回调.

10. CFRunLoopObserverRef

• 是观察者
• 每个 Observer 都包含了一个回调(函数指针)
• 当 RunLoop的状态发生变化是, 观察者能通过回调接受到这个变化.

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
};

11. Source/Timer/Observer 被统称为 mode item, 一个 item可以被同时加入多个 mode. 但一个 item被重复加入
    同一个mode时是不会有效果的,若一个 Mode中一个 item 都没有 则RunLoop会直接推出.不进入循环.

12. 系统定义的RunLoop模式有五种，最常用的有三种，如下所示：

• NSDefaultRunLoopMode
  默认模式，主线程中默认是NSDefaultRunLoopMode
• UITrackingRunLoopMode
  视图滚动模式，RunLoop会处于该模式下
• NSRunLoopCommonModes
  并不是真正意义上的Mode，是一个占位⽤用的“Mode”，默认包含了了NSDefaultRunLoopMode和
  UITrackingRunLoopMode两种模式

NSRunloop & CFRunlloRef

• 不不能在一个线程中去操作另外一个线程的 run loop 对象.
• CoreFundation中的不透明类 CFRunLoopRef是线程安全的, 而且两种类型的 run loop可以混合使用.

RunLoop应⽤用场景

• AutoreleasePool

  • App启动后, 苹果在主线程 RunLoop里注册两个 Observer,其回调都是
    _wrapRunLoopWithAutoReleasePoolHandler().

  • 第一个 Observer 监视的事件是 Entry(即将进入 Loop)其回调内调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池. 其 order是 -2147483674, 优先级最高,保证创建释放池发⽣在其他所有回调之前.

  • 第二个 Observer 监视了两个事件

    • BeforeWaiting(准备进入休眠) 调用 _objc_autoreleasePoolPop()和 _objc_autoreleasePoolPush()释放旧的池并创建新释放池.
    • Exit(即将退出Loop) 调用_objc_autoreleasePoolPop()来释放自动释放池. 这个 Observer 的 Order是 2147483674 优先级最低,保证其自动释放池发生在其他所有回调之后.

• 定时器

  • NSTimer 其实就是 CFRunLoopTimerRef, 他们之间是 toll-free bridged的. ⼀个 NSTimer 注册到RunLoop 后,RunLoop 会为其重复的时间点注册好事件. 当然 RunLoop 由于考虑到节省资源的情况,并不会在非常准确的时间点回调这个Timer. Timer有个属性叫做 Tolerance(宽容度). 标注了时间后,容许有误差.

  • CADisplayLink 是⼀个和屏幕刷新率一致的定时器.(原理更为复杂)

    • 内部实际是操作了一个 Source, 若在两次屏幕刷新之间执⾏了一个⻓任务,那其中就会有一帧会被
      跳过去 和 NSTimer相似. 即使一帧的卡顿也会让用户有所察觉.
    • AsyncDisplayLink 就是为了解决界面卡顿的问题. 内部用到了 RunLoop.

• PerformSelector

  • 调用 PerformSelector:afterDelay: 之后. 实际上内部会创建⼀个 Timer 并添加到当前线程的 RunLoop
    中, 所以如果当前线程没有 RunLoop, 则这个方法会失效.
  • 当调用 performSelector:onThread:时, 实际上 会创建一个 Timer 加到对应的线程.若对应线程没有RunLoop 该方法也会失效.

• 事件响应

  • 苹果注册了一个 Source1(基于 mach port 的⽤用来接收系统事件)
  • 其回调函数为 _IOHIDEventSystemClientQueueCallback()
  • 当⼀个硬件事件(触屏/锁屏/摇晃/等) 发生后
    • ⾸先由 IOKit.framework ⽣生成⼀一个 IOHIDEvent 事件并由 SpringBoard接收.
    • SpringBoard 只接受按键(锁屏/静⾳音等). 触摸,加速,接近床干起等⼏几种 Event,随后用 mach port 转发给需要的 App进程, 随后苹果注册的那个 Source1 就会触发销毁掉. 并调用
      _UIApplicationHandleEventQueue() 进行应用内部的分发.