RunLoop 的概念
我们都知道，应用程序之所以可以一直运行并接受用户的各种事件，是因为在主线程中默认开启了Runloop，也就是我们通常说的运行循环。这个Runloop在唤醒的时候就会处理一些时间，闲下来的时候就会进入休眠。
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
NSLog(@"aaa");
int res = UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
NSLog(@"bbb");
return res;
}
}
当我们把main稍加改造，就会发现：只会输出aaa，并不会输出bbb。或许我们可以在CFRunLoop.c中找到答案。
void CFRunLoopRun(void) { /* DOES CALLOUT */
int32_t result;
do {
result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(),
kCFRunLoopDefaultMode,
1.0e10,
false);
CHECK_FOR_FORK();
}
while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}
RunLoop 与线程之间的关系
我们最早接触RunLoop应该是NSTimer的使用吧，创建一个NSTimer并把它添加到RunLoop中。
__block int a = 0;
NSTimer * timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0
repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
a++;
NSLog(@"小鲨鱼_%02d",a);
}];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
查看CFRunLoop.c文件我们发现
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;
CFTypeRef _counterpart;
};
我们发现Runloop被定义成一个结构体，里面有_pthread，_currentMode，_modes，猜想runloop是不是和线程是一一对应的关系呢？
static CFMutableDictionaryRef __CFRunLoops = NULL;
static CFSpinLock_t loopsLock = CFSpinLockInit;
CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {
t = pthread_main_thread_np();
}
// 加锁
__CFSpinLock(&loopsLock);
if (!__CFRunLoops) {
// 释放锁
__CFSpinUnlock(&loopsLock);
// 创建一个全局的可变字典
CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault,
0,
NULL,
&kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
// 创建一个主线程对应的runloop
CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
// 以线程的地址作为key，线程所对应的runloop作为value，保存在字典中。
CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);
// 将dict赋给__CFRunLoops
if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
// 释放dict，mainLoop
CFRelease(dict);
}
CFRelease(mainLoop);
__CFSpinLock(&loopsLock);
}
// 从__CFRunLoops中取出线程所对应的runloop
CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
__CFSpinUnlock(&loopsLock);
if (!loop) {
// 如果对应的runloop不存在，新创建一个
CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
__CFSpinLock(&loopsLock);
loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
if (!loop) {
// 将新创建的runloop和线程绑定存入__CFRunLoops中
CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);
loop = newLoop;
}
// don't release run loops inside the loopsLock,
// because CFRunLoopDeallocate may end up taking it
__CFSpinUnlock(&loopsLock);
CFRelease(newLoop);
}
if (pthread_equal(t, pthread_self())) {
_CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL);
if (0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)) {
_CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr,
(void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-1),
(void (*)(void *))__CFFinalizeRunLoop);
}
}
return loop;
}
我们发现在源码内部有一个全局的字典__CFRunLoops,里边存放着线程和对应的runloop关系，默认将主线程的runloop创建好。通过[NSRunLoop currentRunLoop]和[NSRunLoop mainRunLoop]来获取对应的runloop。我们发现这两个方法内部也是调用了_CFRunLoopGet0从__CFRunLoops取出对应的runloop。
CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain(void) {
CHECK_FOR_FORK();
static CFRunLoopRef __main = NULL; // no retain needed
if (!__main) __main = _CFRunLoopGet0(pthread_main_thread_np()); // no CAS needed
return __main;
}
CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent(void) {
CHECK_FOR_FORK();
CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)_CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoop);
if (rl) return rl;
return _CFRunLoopGet0(pthread_self());
}
RunLoop 的Mode
typedef struct __CFRunLoopMode *CFRunLoopModeRef;
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;
...
};
我们发现了_sources0，_sources1，_observers，_timers，那这些究竟代表什么呢？
_sources0:基于Port的线程间通信。
_sources1:触摸事件和PerformSelectors。
_observers:监听runloop的状态。
_timers:定时 NSTimer。
RunLoopMode.png
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，这个Mode被称作 CurrentMode。如果需要切换 Mode，只能退出 Loop，再重新指定一个 Mode 进入。这样做主要是为了分隔开不同组的 Source/Timer/Observer，让其互不影响。
模式之间的切换
__block int a = 0;
NSTimer * timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0
repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
a++;
NSLog(@"小鲨鱼_%02d",a);
}];
// NSDefaultRunLoopMode
// UITrackingRunLoopMode
NSRunLoopMode mode = NSRunLoopCommonModes;
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:mode];
当我们将mode设置成NSDefaultRunLoopMode的时候，如果界面中有UITextView（或者其它可以滚动的控件）在拖动UITextView控件的时候，发现NSTimer并不生效，原因是因为RunLoop的Mode会退出当前的NSDefaultRunLoopMode并且切换成UITrackingRunLoopMode模式,当停止拖动的时候，又会从UITrackingRunLoopMode模式切换到NSDefaultRunLoopMode，发现NSTimer又会继续打印了。同理，当设置成UITrackingRunLoopMode模式，只会在拖动的时候生效，停止拖动并不会生效。NSRunLoopCommonModes不管是否拖动都会生效的模式。
RunLoop 的内部逻辑
void CFRunLoopRun(void) { /* DOES CALLOUT */
int32_t result;
do {
result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(),
kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
CHECK_FOR_FORK();
} while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}
// 部分 CFRunLoopRunSpecific 函数代码
SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl,
CFStringRef modeName,
CFTimeInterval seconds,
Boolean returnAfterSourceHandled) {
// 通知Observers : 进入Loop
if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopEntry )
__CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);
result = __CFRunLoopRun(rl,
currentMode,
seconds,
returnAfterSourceHandled,
previousMode);
// 通知Observers : 退出Loop
if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopExit )
__CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);
return result;
}
// 部分 __CFRunLoopRun函数主要代码
static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl,
CFRunLoopModeRef rlm,
CFTimeInterval seconds,
Boolean stopAfterHandle,
CFRunLoopModeRef previousMode) {
int32_t retVal = 0;
do {
// 通知Observers：开始处理Timers
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeTimers);
// 通知Observers：开始处理Sources
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeSources);
// 处理Blocks
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
// 处理Sources0
if (__CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle)) {
// 处理Blocks
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
}
// 如果有Sources1，处理Sources1
if (__CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort,
&msg,
sizeof(msg_buffer),
&livePort, 0,
&voucherState, NULL)) {
goto handle_msg;
}
// 通知Observers：即将休眠
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeWaiting);
// 进入休眠，等待其他消息唤醒
__CFRunLoopSetSleeping(rl);
__CFPortSetInsert(dispatchPort, waitSet);
do {
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet,
&msg,
sizeof(msg_buffer),
&livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY,
&voucherState, &voucherCopy);
} while (1);
// 唤醒
__CFPortSetRemove(dispatchPort, waitSet);
__CFRunLoopUnsetSleeping(rl);
// 通知Observers：已经唤醒
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopAfterWaiting);
if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
} else if (timeout_context->termTSR < mach_absolute_time()) {
retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
} else if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {
__CFRunLoopUnsetStopped(rl);
retVal = kCFRunLoopRunStopped;
} else if (rlm->_stopped) {
rlm->_stopped = false;
retVal = kCFRunLoopRunStopped;
} else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(rl, rlm, previousMode)) {
retVal = kCFRunLoopRunFinished;
}
} while (0 == retVal);
return retVal;
}
可能会看的头大，用下面的一张图来展示：
内部处理逻辑.png
RunLoop 的应用
- 常驻线程
NSThread * thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self
selector:@selector(threadSelector) object:nil];
self.thread = thread;
[thread start];
- (void)threadSelector{
NSLog(@"------%s",__func__);
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];
NSLog(@"------end");
}
NSTimer
图片的显示：将设置图片的操作放在NSDefaultRunLoopMode模式下，在快速滚动的过程中由于切换了mode并不会调用设置图片的方法，从而实现延时加载图片的操作。
UIImageView * imageView = [[UIImageView alloc] init];
[imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:
[UIImage imageNamed:@"xxx"]
afterDelay:0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];
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iOS底层原理总结 - RunLoop