什么Runloop
RunLoop
是事件接收和分发机制的一个实现,是线程基础框架的一部分,一个Runloop就是一个事件循环,用于不停地调度工作和处理输入事件
RunLoop
的本质是一个do-while循环
,有事干活,没事休息,RunLoop是一种闲等待,具备休眠功能
- 保存程序的持续运行
- 处理App中各种事件(触摸,定时器,perfromSelector)
- 节约CPU资源,提高性能
RunLoop源码地址
RunLoop官方文档
RunLoop和线程的关系
日程开发中,我们可以通过下面两种方法获取RunLoop
// 主运行循环
CFRunLoopRef mainRunloop = CFRunLoopGetMain();
// 当前运行循环
CFRunLoopRef currentRunloop = CFRunLoopGetCurrent();
- 进入
CFRunLoopGetMain
源码
CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain(void) {
CHECK_FOR_FORK();
static CFRunLoopRef __main = NULL; // no retain needed
//pthread_main_thread_np 主线程
if (!__main) __main = _CFRunLoopGet0(pthread_main_thread_np()); // no CAS needed
return __main;
}
- 进入
_CFRunLoopGet0
源码
// should only be called by Foundation
// t==0 is a synonym for "main thread" that always works
CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
//如果t不存在,则标记为主线程(即默认情况,默认是主线程)
if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {
t = pthread_main_thread_np();
}
__CFSpinLock(&loopsLock);
if (!__CFRunLoops) {
__CFSpinUnlock(&loopsLock);
//创建全局字典,标记为kCFAllocatorSystemDefault
CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
//通过主线程 创建主运行循环
CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
//利用dict,进行key-value绑定操作,即可以说明,线程和runloop是一一对应的
// dict : key value
CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);
if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
CFRelease(dict);
}
CFRelease(mainLoop);
__CFSpinLock(&loopsLock);
}
//通过其他线程获取runloop
CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
__CFSpinUnlock(&loopsLock);
if (!loop) {
//如果没有获取到,则新建一个运行循环
CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
__CFSpinLock(&loopsLock);
loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
if (!loop) {
//将新建的runloop 与 线程进行key-value绑定
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;
}
RunLoop分为主线程
的和其他线程
的,RunLoop和线程是一一对应
RunLoop创建
- 进入
__CFRunLoopCreate
源码,里面主要是对RunLoop属性的赋值操作
static CFRunLoopRef __CFRunLoopCreate(pthread_t t) {
CFRunLoopRef loop = NULL;
CFRunLoopModeRef rlm;
uint32_t size = sizeof(struct __CFRunLoop) - sizeof(CFRuntimeBase);
loop = (CFRunLoopRef)_CFRuntimeCreateInstance(kCFAllocatorSystemDefault, __kCFRunLoopTypeID, size, NULL);
//如果loop为空,则直接返回NULL
if (NULL == loop) {
return NULL;
}
//runloop属性配置
(void)__CFRunLoopPushPerRunData(loop);
__CFRunLoopLockInit(&loop->_lock);
loop->_wakeUpPort = __CFPortAllocate();
if (CFPORT_NULL == loop->_wakeUpPort) HALT;
__CFRunLoopSetIgnoreWakeUps(loop);
loop->_commonModes = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
CFSetAddValue(loop->_commonModes, kCFRunLoopDefaultMode);
loop->_commonModeItems = NULL;
loop->_currentMode = NULL;
loop->_modes = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
loop->_blocks_head = NULL;
loop->_blocks_tail = NULL;
loop->_counterpart = NULL;
loop->_pthread = t;
#if DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
loop->_winthread = GetCurrentThreadId();
#else
loop->_winthread = 0;
#endif
rlm = __CFRunLoopFindMode(loop, kCFRunLoopDefaultMode, true);
if (NULL != rlm) __CFRunLoopModeUnlock(rlm);
return loop;
}
- 进入
CFRunLoopRef
的定义,
typedef struct __CFRunLoop * CFRunLoopRef;
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;
};
从定义可知,
- RunLoop是一个
对象
,是__CFRunLoop
的结构体指针类型
一个RunLoop对应多个Mode
-
一个Mode对应多个Item
,item中包含了timer、source、observe
RunLoop对应关系
Mode类型
在官方文档中有5中,iOS中公开的只有NSDefaultRunLoopMode
、NSRunLoopCommonModes
,NSRunLoopCommonModes是一个集合,里面默认包含了NSDefaultRunLoopMode
和NSEventTrackingRunLoopMode
-
NSDefaultRunLoopMode
:默认mode NSConnectionReplyMode
NSModalPanelRunLoopMode
-
NSEventTrackingRunLoopMode
:跟踪用户交互事件(例如scrollView滚动) -
NSRunLoopCommonModes
:伪模式,灵活性高
Item
-
Source
表示可以唤醒RunLoop的某些事件
,分为source0
和source1
,例如点击了屏幕,就会创建一个RunLoop-
source0
:用户自定义事件 -
source1
:系统事件,负责底层通讯,具备唤醒能力
-
-
Timer
:NSTime
定时器一类 -
Observer
:监听RunLoop的状态变化,并作出响应,主要有以下状态
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
//进入RunLoop
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),
//即将处理Timers
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
//即将处理Source
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
//即将进入休眠
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),
//被唤醒
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
//退出RunLoop
kCFRunLoopExit = (1UL << 7),
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};
RunLoop执行
因为RunLoop的执行通过run
方法,通过堆栈信息可知,底层的执行方法是__CFRunLoopRun
__CFRunLoopRun
- 进入
__CFRunLoopRun
源码- 如果有
observer
,执行__CFRunLoopDoObservers
- 如果有
block
,执行__CFRunLoopDoBlocks
- 如果有
timer
,执行__CFRunLoopDoTimers
- 如果有
source0
,执行__CFRunLoopDoSources0
- 如果有
source1
,执行__CFRunLoopDoSource1
- 如果有
/* rl, rlm are locked on entrance and exit */
static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, CFRunLoopModeRef previousMode) {
...
do{
...
//通知 Observers: 即将处理timer事件
if (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeTimers) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeTimers);
//通知 Observers: 即将处理Source事件
if (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeSources) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeSources);
//处理Blocks
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
//处理sources0
Boolean sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle);
//处理sources0返回为YES
if (sourceHandledThisLoop) {
// 处理Blocks
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
}
...
//如果是timer
else if (modeQueuePort != MACH_PORT_NULL && livePort == modeQueuePort) {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_TIMER();
if (!__CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time())) {
// Re-arm the next timer, because we apparently fired early
__CFArmNextTimerInMode(rlm, rl);
}
}
...
//如果是source1
CFRunLoopSourceRef rls = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(rl, rlm, livePort);
if (rls) {
#if DEPLOYMENT_TARGET_MACOSX || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED_MINI
mach_msg_header_t *reply = NULL;
sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(rl, rlm, rls, msg, msg->msgh_size, &reply) || sourceHandledThisLoop;
if (NULL != reply) {
(void)mach_msg(reply, MACH_SEND_MSG, reply->msgh_size, 0, MACH_PORT_NULL, 0, MACH_PORT_NULL);
CFAllocatorDeallocate(kCFAllocatorSystemDefault, reply);
}
#elif DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(rl, rlm, rls) || sourceHandledThisLoop;
#endif
}
...
}while (0 == retVal);
...
}
- 进入
__CFRunLoopDoTimers
源码,通过for循环,对单个time进行处理
static Boolean __CFRunLoopDoTimers(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, uint64_t limitTSR) { /* DOES CALLOUT */
...
//循环遍历,做下层单个timer的执行
for (CFIndex idx = 0, cnt = timers ? CFArrayGetCount(timers) : 0; idx < cnt; idx++) {
CFRunLoopTimerRef rlt = (CFRunLoopTimerRef)CFArrayGetValueAtIndex(timers, idx);
Boolean did = __CFRunLoopDoTimer(rl, rlm, rlt);
timerHandled = timerHandled || did;
}
...
}
- 进入
__CFRunLoopDoTimer
源码,执行完timer
后,会主动调用__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__
timer执行总结
- 自定义的time,设置
mode并加入RunLoop
- RunLoop的
run
方法执行时,会调用__CFRunLoopDoTimers
执行所有timer -
__CFRunLoopDoTimers
方法中,会for循环执行单个timer -
__CFRunLoopDoTimers
方法中,timer执行完毕后,会执行对应timer的回调函数
对于observer、block、source0、source1
,其执行原理与timer是类似的
RunLoop 底层原理
我们可以从堆栈信息中看出,run
方法的执行路径是CFRunLoopRun -> CFRunLoopRun -> __CFRunLoopRun
- 进入
CFRunLoopRun
源码,其中传入的参数1.0e10
(科学计数) 等于 1* e^10,表示超时时间
void CFRunLoopRun(void) { /* DOES CALLOUT */
int32_t result;
do {
// 1.0e10 : 科学技术 1*10^10
result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
CHECK_FOR_FORK();
} while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}
- 进入
CFRunLoopRunSpecific
源码,根据modeName找到对应的mode- 如果是
entry
,通知observer
,进入runloop
- 如果是
exit
,通知observer
,退出runloop
- 其他,通过
runloop
执行各种源
- 如果是
SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) { /* DOES CALLOUT */
CHECK_FOR_FORK();
if (__CFRunLoopIsDeallocating(rl)) return kCFRunLoopRunFinished;
__CFRunLoopLock(rl);
//首先根据modeName找到对应mode
CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, false);
// 通知 Observers: RunLoop 即将进入 loop。
__CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);
// 内部函数,进入loop
result = __CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, previousMode);
// 通知 Observers: RunLoop 即将退出。
__CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);
return result;
}
- 进入
__CFRunLoopRun
源码,根据不同事件源分开处理
,当runloop
休眠时,可以通过事件源唤醒
//核心函数
/* rl, rlm are locked on entrance and exit */
static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, CFRunLoopModeRef previousMode){
//通过GCD开启一个定时器,然后开始跑圈
dispatch_source_t timeout_timer = NULL;
...
dispatch_resume(timeout_timer);
int32_t retVal = 0;
//处理事务,即处理items
do {
// 通知 Observers: 即将处理timer事件
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeTimers);
// 通知 Observers: 即将处理Source事件
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeSources)
// 处理Blocks
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
// 处理sources0
Boolean sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle);
// 处理sources0返回为YES
if (sourceHandledThisLoop) {
// 处理Blocks
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
}
// 判断有无端口消息(Source1)
if (__CFRunLoopWaitForMultipleObjects(NULL, &dispatchPort, 0, 0, &livePort, NULL)) {
// 处理消息
goto handle_msg;
}
// 通知 Observers: 即将进入休眠
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeWaiting);
__CFRunLoopSetSleeping(rl);
// 等待被唤醒
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY);
// user callouts now OK again
__CFRunLoopUnsetSleeping(rl);
// 通知 Observers: 被唤醒,结束休眠
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopAfterWaiting);
handle_msg:
if (被timer唤醒) {
// 处理Timers
__CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time());
}else if (被GCD唤醒){
// 处理gcd
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
}else if (被source1唤醒){
// 被Source1唤醒,处理Source1
__CFRunLoopDoSource1(rl, rlm, rls, msg, msg->msgh_size, &reply)
}
// 处理block
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;//处理源
} else if (timeout_context->termTSR < mach_absolute_time()) {
retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;//超时
} else if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {
__CFRunLoopUnsetStopped(rl);
retVal = kCFRunLoopRunStopped;//停止
} else if (rlm->_stopped) {
rlm->_stopped = false;
retVal = kCFRunLoopRunStopped;//停止
} else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(rl, rlm, previousMode)) {
retVal = kCFRunLoopRunFinished;//结束
}
}while (0 == retVal);
return retVal;
}
总结
RunLoop执行流程
面试题
1、RunLoop和线程的关系
-
线程与RunLoop一一对应
,通过全局CFDictionary 存储
,线程为key,RunLoop为value -
主线程RunLoop默认开启
,程序启动会一直运行,不会退出 -
子线程懒加载
方式,需要手动开启
2、NSRunLoop 和 CFRunLoopRef 区别
-
NSRunLoop
:基于CFRunLoopRef面向对象的API,不安全的
-
CFRunLoopRef
:基于C语言,安全的
3、Runloop的mode作用是什么?
指定RunLoop中事件优先级
4、NSTimer创建定时器,在scrollView滚动时,定时器会暂停,为什么,如何解决
- 滚动
scrollView
时,主线程的RunLoop的mode会从NSDefaultRunLoopMode
切换到UITrackingRunLoopMode
,而定时器是添加到NSDefaultRunLoopMode
上,所有定时器会暂停 - 将
timer
添加到UITrackingRunLoopMode
中执行
5、RunLoop 和 AutoreleasePool的关系
官方文档
The Application Kit creates an autorelease pool on the main thread at the beginning of every cycle of the event loop, and drains it at the end, thereby releasing any autoreleased objects generated while processing an event.
- Runloop在没错事件循环之前,都会自动创建一会
AutoreleasePool
- 在事件结束时,执行
drain
,释放其中的对象