RunLoop基础
运行循环，在程序运行过程中循环做一些事情，具体实现如图所示
RunLoop.png
应用范畴
定时器（Timer）、PerformSelector、GCD Async Main Queue、事件响应、手势识别、界面刷新、网络请求、AutoreleasePool
RunLoop的基本作用，保持程序的持续运行，处理App中的各种事件（比如触摸事件、定时器事件等），节省CPU资源，提高程序性能：该做事时做事，该休息时休息
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
}
RunLoop内部.png
内部实现伪代码
RunLoop对象
iOS中有2套API来访问和使用RunLoop：
- Foundation：NSRunLoop
- Core Foundation：CFRunLoopRef
NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop对象，NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC包装，CFRunLoopRef是开源的地址
RunLoop与线程
- 每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象
- RunLoop保存在一个全局的Dictionary里，线程作为key，RunLoop作为value
- 线程刚创建时并没有RunLoop对象，RunLoop会在第一次获取它时创建
- RunLoop会在线程结束时销毁
- 主线程的RunLoop已经自动获取（创建），子线程默认没有开启RunLoop
两个参数 runloop（字典） 和 pthread（key），
CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
__CFUnlock(&loopsLock);
if (!loop) {
CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
__CFLock(&loopsLock);
loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
如果没有 runloop则新生成一个
if (!loop) {
CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);
loop = newLoop;
}
获取RunLoop对象
Foundation
- [NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的RunLoop对象
- [NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的RunLoop对象
Core Foundation
- CFRunLoopGetCurrent(); // 获得当前线程的RunLoop对象
- CFRunLoopGetMain(); // 获得主线程的RunLoop对象
RunLoop相关的类
Core Foundation中关于RunLoop的5个类
CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
- CFRunLoopSourceRef
- CFRunLoopTimerRef
- CFRunLoopObserverRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式
一个RunLoop包含若干个Mode，每个Mode又包含若干个Source0/Source1/Timer/Observer
RunLoop.png
RunLoop启动时只能选择其中一个Mode，作为currentMode
如果需要切换Mode，只能退出当前Loop，再重新选择一个Mode进入
不同组的Source0/Source1/Timer/Observer能分隔开来，互不影响
如果Mode里没有任何Source0/Source1/Timer/Observer，RunLoop会立马退出
常见的2种Mode
- kCFRunLoopDefaultMode（NSDefaultRunLoopMode）：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
- UITrackingRunLoopMode：界面跟踪 Mode，用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他 Mode 影响
RunLoop结构体
struct __CFRunLoop {
CFRuntimeBase _base;
pthread_mutex_t _lock; /* locked for accessing mode list */
__CFPort _wakeUpPort; // used for CFRunLoopWakeUp
Boolean _unused;
volatile _per_run_data *_perRunData; // reset for runs of the run loop
pthread_t _pthread;
uint32_t _winthread;
CFMutableSetRef _commonModes;
CFMutableSetRef _commonModeItems;
CFRunLoopModeRef _currentMode;
CFMutableSetRef _modes;
struct _block_item *_blocks_head;
struct _block_item *_blocks_tail;
CFAbsoluteTime _runTime;
CFAbsoluteTime _sleepTime;
CFTypeRef _counterpart;
};
RunLoopMode结构体
struct __CFRunLoopMode {
CFRuntimeBase _base;
pthread_mutex_t _lock; /* must have the run loop locked before locking this */
CFStringRef _name;
Boolean _stopped;
char _padding[3];
CFMutableSetRef _sources0;
CFMutableSetRef _sources1;
CFMutableArrayRef _observers;
CFMutableArrayRef _timers;
CFMutableDictionaryRef _portToV1SourceMap;
__CFPortSet _portSet;
CFIndex _observerMask;
#if USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS
dispatch_source_t _timerSource;
dispatch_queue_t _queue;
Boolean _timerFired; // set to true by the source when a timer has fired
Boolean _dispatchTimerArmed;
#endif
#if USE_MK_TIMER_TOO
mach_port_t _timerPort;
Boolean _mkTimerArmed;
#endif
#if DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
DWORD _msgQMask;
void (*_msgPump)(void);
#endif
uint64_t _timerSoftDeadline; /* TSR */
uint64_t _timerHardDeadline; /* TSR */
};
具体功能模块
Source0
- 触摸事件处理
- performSelector:onThread:
Source1
- 基于Port的线程间通信
- 系统事件捕捉（捕捉之后包装给Source0去做处理）
Timers
- NSTimer
- performSelector:withObject:afterDelay:
Observers
- 用于监听RunLoop的状态
- UI刷新（BeforeWaiting）
- Autorelease pool（BeforeWaiting）
Observers状态
switch (activity) {
case kCFRunLoopEntry:
//即将进入RunLoop
break;
case kCFRunLoopBeforeTimers:
//即将处理Timer
break;
case kCFRunLoopBeforeSources:
//即将处理Sources
break;
case kCFRunLoopBeforeWaiting:
//即将进入休眠
break;
case kCFRunLoopAfterWaiting:
//刚从睡眠中唤醒
break;
case kCFRunLoopExit:
//即将退出RunLoop
break;
default:
break;
}
RunLoop的模式切换
// 创建Observer
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
switch (activity) {
case kCFRunLoopEntry: {
CFRunLoopMode mode = CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopGetCurrent());
NSLog(@"kCFRunLoopEntry - %@", mode);
CFRelease(mode);
break;
}
case kCFRunLoopExit: {
CFRunLoopMode mode = CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopGetCurrent());
NSLog(@"kCFRunLoopExit - %@", mode);
CFRelease(mode);
break;
}
default:
break;
}
});
// 添加Observer到RunLoop中
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
// 释放
CFRelease(observer);
休眠过程中并不阻塞主线程，内部使用的是内核态 mach_msg 方法
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];
// NSDefaultRunLoopMode、UITrackingRunLoopMode才是真正存在的模式
// NSRunLoopCommonModes并不是一个真的模式，它只是一个标记，在runLoop中的_commonModes存储
// timer能在_commonModes数组中存放的模式下工作
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
scheduledTimerWithTimeInterval方法内部会管理一个RunLoop所以可以直接执行，但是其他的方法，只是返回了一个timer，需要手动添加RunLoop，启动和销毁
RunLoop的运行逻辑
RunLoop的运行逻辑.png
RunLoop的运行逻辑.png
RunLoop休眠的实现原理
从用户态到内核态就进入了休眠
RunLoop休眠.png
线程保活
@interface ViewController ()
@property (strong, nonatomic) MJThread *thread;
@property (assign, nonatomic, getter=isStoped) BOOL stopped;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.stopped = NO;
self.thread = [[MJThread alloc] initWithBlock:^{
NSLog(@"%@----begin----", [NSThread currentThread]);
// 往RunLoop里面添加Source\Timer\Observer
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
//加上循环是为了避免只执行一次，判断条件就是哪一次要停止，由外面控制，停止的时候就不会再runMode了，相当于继续往下走
while (weakSelf && !weakSelf.isStoped) {
[[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
}
NSLog(@"%@----end----", [NSThread currentThread]);
// NSRunLoop的run方法是无法停止的，它专门用于开启一个永不销毁的线程（NSRunLoop）
// [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
//所以要想停止RunLoop，开始的时候要调用这个方法：
// [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
/*
it runs the receiver in the NSDefaultRunLoopMode by repeatedly invoking runMode:beforeDate:.
In other words, this method effectively begins an infinite loop that processes data from the run loop’s input sources and timers
*/
}];
[self.thread start];
}
- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
if (!self.thread) return;
[self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}
// 子线程需要执行的任务
- (void)test {
NSLog(@"%s %@", __func__, [NSThread currentThread]);
}
- (IBAction)stop {
if (!self.thread) return;
// 在子线程调用stop
[self performSelector:@selector(stopThread) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}
// 用于停止子线程的RunLoop
- (void)stopThread {
// 设置标记为YES
self.stopped = YES;
// 停止RunLoop，不能写在dealloc里面，因为是要停止子线程的RunLoop，不是主线程的RunLoop
CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
// 清空线程
self.thread = nil;
NSLog(@"%s %@", __func__, [NSThread currentThread]);
}
- (void)dealloc {
NSLog(@"%s", __func__);
//主要原因是 [self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
//这里waitUntilDone:NO意思是不等子线程处理完，就直接返回了，这个时候stop执行完毕，dealloc也执行完了，销毁了self
//这个时候self已经为nil了，然后子线程里面的调用就是坏内存了，只有把waitUntilDone:YES
// 在子线程调用stop（waitUntilDone设置为YES，代表子线程的代码执行完毕后，这个方法才会往下走）
[self stop];
}
C语言线程保活
- (instancetype)init
{
if (self = [super init]) {
self.innerThread = [[MJThread alloc] initWithBlock:^{
NSLog(@"begin----");
// 创建上下文（要初始化一下结构体）
CFRunLoopSourceContext context = {0};
// 创建source
CFRunLoopSourceRef source = CFRunLoopSourceCreate(kCFAllocatorDefault, 0, &context);
// 往Runloop中添加source
CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
// 销毁source
CFRelease(source);
// 启动
CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
// while (weakSelf && !weakSelf.isStopped) {
// 第3个参数：returnAfterSourceHandled，设置为true，代表执行完source后就会退出当前loop
// CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, true);
// }
NSLog(@"end----");
}];
[self.innerThread start];
}
return self;
}