RunLoop最细详解

Runloop的实现机制

RunLoop 通过mach_msg()函数接收、发送消息。它的本质是调用函数 mach_msg_trap()，相当于是一 个系统调用，会触发内核状态切换。在用户态调用时会切换到内核态; 而内核态中内核实现了mach_msg()函数会完成实际的工作。

RunLoop基本作用

• 保持程序的不断运行
• 处理App中的各种事件，触摸事件，定时器事件
• 节省CPU的资源，提高程序性能，该做事的时候做事，不做事的时候休眠

RunLoop详解

• 一个 Runloop包含若干个Mode，每个Mode又包含若干个 Source0/ Source1/ Timer/ Observer，切换mode不会导致程序退出。
• 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Mode，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/ Source/ Timer/ Observer，Runloop会立马退出。

Mode详解

Mode内部Source0/ Source1/ Timer/ Observer解析

• Source0： 触摸事件处理
• Source1：基于Port的线程间通信，系统事件捕捉，点击事件由Source1捕捉，分发给Source0处理
• Timers：定时器NSTimer，延时操作performselector: withobject: afterdelay:
• Observers：用于监听 Runloop的状态，UI刷新，自动释放池Autorelease pool

RunLoop运行逻辑

内部不断的循环处理block，source，Timer等，处理完成就休眠，被消息唤醒就继续处理。

Runloop 数据结构

• CFRunLoop：Runloop对象 （由 pthread(线程对象，说明 和线程是一一对应的)、currentMode(当前所处的运行模式)、 modes(多个运行模式的集合)、 (模式名称字符串集合)、,Timer,Source 集合)构成）
• CFRunLoopMode：运行模式（由 name、source0、source1、observers、timers 构成）
• CFRunLoopSource：输入源/事件源 （分为 source0 和 source1 两种）
• CFRunLoopTimer：定时源（基于时间的触发器，基本上说的就是 NStimer。在预设的时间点唤醒 执行回调。因为它是基于 RunLoop 的，因此它不是实时的(就是 NStimer 是不准确的。 因为只负责分发源的消息。如果 线程当前正在处理繁重的任务，就有可能导致 Timer 本次延时，或者少执行一次)）
• CFRunLoopObserver：观察者（对相关事件runloop的状态进行监听）

RunLoop与线程的关系

• 每条线程都有唯一的一个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，子线程默认没有开启 Runloop。

NSTimer与RunLoop的关系

CADisplayLink 是一个和屏幕刷新率一致的定时器，在快速滑动 TableView 时，即使一帧的卡顿也会 让用户有所察觉。 FaceBook开源的 AsyncDisplayLink 就是为了解决界面卡顿的问题，其内部也用 到了 RunLoop。

NSTimer其实就是 CFRunLoopTimerRef(基于时间的触发器) ，他们之间是tool-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。例如 10:00, 10:10, 10:20 这几个时间点。 RunLoop为了节省资源，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)，标示了当时间点到后，容许有多少最大误差。
如果某个时间点被错过了，例如执行了一个很长的任务，则那个时间点的回调也会跳过去，不会延后执行。就比如等公交，如果 10:10 时我忙着玩手机错过了那个点的公交，那我只能等 10:20 这一趟了。

__block NSInteger count = 0;
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
        NSLog(@"%ld",(long)++count);
}];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

RunLoop应用场景

• 控制线程生命周期
• 解决定时器在滑动时停止工作的问题
• 监控应用卡顿
• 性能优化等

RunLoop对象及创建

1.获取当前的RunLoop

NSRunLoop *runloop = [NSRunLoop currentRunLoop]; 
CFRunLoopRef runloop = CFRunLoopGetCurrent();

2.主线程RunLoop对象

NSRunLoop *runloop = [NSRunLoop mainRunLoop];
CFRunLoopRef runloop = CFRunLoopGetMain();

怎么创建一个常驻线程？

NSRunLoop *runloop = [NSRunLoop currentRunLoop];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[runloop run];

怎样保证子线程数据回来更新 UI 的时候不打断用户的滑动操作?

当子线程请求数据的同时滑动当前页面，如果数据请求成功要切回主线程更新 UI，那么就会影响当 前正在滑动的体验。此时我们将更新UI放到主线程中执行即可，等滑动停止由子线程切换到主线程更新UI。

[self performSelectorOnMainThread: @selector(readLoad) withObject:nil waitUntilDone:NO modes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

观察者observer怎么监听Runloop状态

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    // 即将进入runloop
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),
    // 即将处理timer
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
    // 即将处理source
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
    // 即将进入休眠
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),
    // 休眠后唤醒
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
    // 退出runloop
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),
    // runloop所有活动
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

扩展知识

• 如果需要打印Runloop的内存地址，CFRunLoopRef打印的地址值才准确地址值，NSRunLoop打印的Runloop地址值是进行过包装的。
• RunLoop的休眠是内核休眠，不消耗CPU的资源。