OC-Runloop - 簡書

RunLoop 是什么

runloop 就是一個運行循環(huán)获三，目的是讓程序運行起來不會直接結(jié)束层坠，能在有任務的時候處理任務退盯，沒有任務的時候等待處理任務奄喂。

iOS 中有兩套API 可以訪問 runloop

Foundation : NSRunLoop
Core Foundation : CFRunLoopRef

參考

Runloop 源碼 Objective-C 版本：OC_CFRunLoop
Runloop 源碼最新的 Swift 版本：swift_CFRunLoop.c
官方源碼下載地址:https://opensource.apple.com/tarballs/CF/
官方文檔 Run Loops

RunLoop 與線程的關(guān)系

每條線程都有唯一的一個與之對應的RunLoop對象
RunLoop保存在一個全局的Dictionary里婆赠，線程作為key绵脯，RunLoop作為value
線程剛創(chuàng)建時并沒有RunLoop對象，RunLoop會在第一次獲取它時創(chuàng)建
RunLoop會在線程結(jié)束時銷毀
主線程的RunLoop已經(jīng)自動獲纫吃濉（創(chuàng)建）桨嫁，子線程默認沒有開啟RunLoop

獲取 RunLoop 對象

Foundation
[NSRunLoop currentRunLoop]; // 獲得當前線程的RunLoop對象
[NSRunLoop mainRunLoop]; // 獲得主線程的RunLoop對象

Core Foundation
CFRunLoopGetCurrent(); // 獲得當前線程的RunLoop對象
CFRunLoopGetMain(); // 獲得主線程的RunLoop對象

可以從 CFRunLoopGetCurrent() 源碼中看到相關(guān)獲取邏輯,代碼簡化如下


CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent(void) {
    // 返回根據(jù)當前線程取到的runloop
    return _CFRunLoopGet0(pthread_self());
}

// 核心邏輯如下，已簡化代碼
CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
    
    // 1.判斷如果沒有runloop字典
    if (!__CFRunLoops) {
        // 2.創(chuàng)建一個字典
        CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
        // 3.根據(jù)主線程創(chuàng)建runloop
        CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(_CFMainPThread);
        // 4.在dict中將主線程指針和當前創(chuàng)建的runloop以 key:value 形式保存
        CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(_CFMainPThread), mainLoop);
        // 5.dict 賦值給 __CFRunLoops(代碼經(jīng)簡化份帐，源碼并非如此簡單)
        __CFRunLoops = dict;
    }
    
    // 6. 從 __CFRunLoops 中根據(jù)參數(shù)t指針獲取runloop
    CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
    if (!loop) {
        // 7. 如果沒有就創(chuàng)建一個新loop對象
        CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
        // 8. __CFRunLoops 中添加參數(shù)t的指針和新loop對象保存
        CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);
        // 9. 新runloop 對象就是要返回的loop對象
        loop = newLoop;
    }
    return loop;
}

runloop 內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

runloop 內(nèi)部核心數(shù)據(jù)

struct __CFRunLoop {
    pthread_t _pthread;                 // 對應的線程
    CFMutableSetRef _commonModes;       // 通用Mode
    CFMutableSetRef _commonModeItems;   // 通用mode的items
    CFRunLoopModeRef _currentMode;      // 當前mode
    CFMutableSetRef _modes;             // 所有的mode
};

從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中可以看到璃吧，實際就是 runloop 中包含自己的 thread 和 mode， CFRunLoopModeRef 類型結(jié)構(gòu)如下

struct __CFRunLoopMode {
    CFStringRef _name;
    CFMutableSetRef _sources0;
    CFMutableSetRef _sources1;
    CFMutableArrayRef _observers;
    CFMutableArrayRef _timers;
};

可以看到 runloop 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本如圖

runloop結(jié)構(gòu)

runloop 的運行模式 CFRunLoopModeRef

CFRunLoopModeRef代表RunLoop的運行模式
一個RunLoop包含若干個Mode废境，每個Mode又包含若干個Source0/Source1/Timer/Observer
RunLoop啟動時只能選擇其中一個Mode畜挨，作為currentMode
如果需要切換Mode，只能退出當前Loop噩凹，再重新選擇一個Mode進入
- 不同組的Source0/Source1/Timer/Observer能分隔開來巴元，互不影響
如果Mode里沒有任何Source0/Source1/Timer/Observer，RunLoop會立馬退出
常見的2種Mode
- kCFRunLoopDefaultMode（NSDefaultRunLoopMode）：App的默認Mode驮宴，通常主線程是在這個Mode下運行
- UITrackingRunLoopMode：界面跟蹤 Mode逮刨，用于 ScrollView 追蹤觸摸滑動，保證界面滑動時不受其他 Mode 影響

Runloop 的運行邏輯

說白了 runloop 就是在整循環(huán)中一直檢查當前運行的 mode 內(nèi)部有沒有需要處理的事件堵泽，有就處理修己，沒有就休眠

runloop運行邏輯

Runloop 的 mode 內(nèi)部主要有下面4類事件要處理

Source0
- 觸摸事件處理
- performSelector:onThread:
Source1
- 基于Port的線程間通信
- 系統(tǒng)事件捕捉
Timers
- NSTimer
- performSelector:withObject:afterDelay:
Observers
- 用于監(jiān)聽RunLoop的狀態(tài)
- UI刷新（BeforeWaiting）
- Autorelease pool（BeforeWaiting）

一次循環(huán)處理事件的邏輯如下

一次runloop的循環(huán)邏輯

一個簡單的線程保活

@interface PermenantThread()
@property (strong, nonatomic) NSThread *innerThread;
@end

@implementation PermenantThread
#pragma mark - public methods
- (instancetype)init
{
    if (self = [super init]) {
        self.innerThread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
            
            // 創(chuàng)建上下文（要初始化一下結(jié)構(gòu)體）
            CFRunLoopSourceContext context = {0};
            // 創(chuàng)建source
            CFRunLoopSourceRef source = CFRunLoopSourceCreate(kCFAllocatorDefault, 0, &context);
            // 往Runloop中添加source
            CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
            // 銷毀source
            CFRelease(source);
            
            // 啟動
            CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
            
//            while (weakSelf && !weakSelf.isStopped) {
//                // 第3個參數(shù)：returnAfterSourceHandled迎罗，設置為true睬愤，代表執(zhí)行完source后就會退出當前l(fā)oop
//                CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, true);
//            }
            
            NSLog(@"end----");
        }];
        
        [self.innerThread start];
    }
    return self;
}

- (void)executeTask:(PermenantThreadTask)task
{
    if (!self.innerThread || !task) return;
    
    [self performSelector:@selector(__executeTask:) onThread:self.innerThread withObject:task waitUntilDone:NO];
}

- (void)stop
{
    if (!self.innerThread) return;
    
    [self performSelector:@selector(__stop) onThread:self.innerThread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}

- (void)dealloc
{
    NSLog(@"%s", __func__);
    
    [self stop];
}

#pragma mark - private methods
- (void)__stop
{
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
    self.innerThread = nil;
}

- (void)__executeTask:(PermenantThreadTask)task
{
    task();
}

@end

面試題

講講 Runloop，項目中有用到嗎纹安？

1. 用到過
2. 線程庇热瑁活砂豌，對于頻繁需要在子線程做的操作，使用 runloo 進行線程惫舛剑活 -- 適用于一個串行線程阳距，非并發(fā)的情況。如需要一個后臺線程持續(xù)做否些計算结借，網(wǎng)絡請求娄涩。
3. 如 AFNetworking 2.0版本的時候就是后臺有一個常駐線程

1. 實例
    1. 控制線程聲明周期(線程保活)
    2. 解決NSTimer在滑動時停止工作的問題
    3. 監(jiān)控應用卡頓
    4. 性能優(yōu)化

runloop 內(nèi)部實現(xiàn)邏輯映跟？

1. runloop 的創(chuàng)建邏輯，從內(nèi)部的 dict 中獲取,沒有就新建扬虚，并保存努隙，目的是一條線程只對應一個runloop
2. runloop 的運行邏輯，本質(zhì)上就是一個 while() 循環(huán)辜昵。每次進入循環(huán)的時候處理如上圖事件荸镊。沒有事件的時候進入休眠(通過調(diào)用內(nèi)核接口實現(xiàn))。

runloop 和線程的關(guān)系堪置？

是一一對應的關(guān)系躬存。
其實保存在 __CFRunLoops 全局 dict 中，以線程指針為key,線程對應的runloop地址為value

timer 和線程的關(guān)系舀锨？
程序中添加每3秒響應一次的NSTimer岭洲，當拖動 tableView 時候 timer 可能無法響應怎么解決？

將 timer 添加到 commonMode中坎匿，這樣就可以處理普通模式和tracking 模式下的事件了

runloop 是怎么影響用戶操作的盾剩，具體流程是什么樣的？

由 source1 捕捉用戶的觸摸事件替蔬， 由 source0 處理用戶的觸摸事件告私。 V158T13

說說 runloop 的幾種狀態(tài)？

/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

runloop 的 mode 作用是什么承桥？

不同 mode 將各自的 source驻粟、timer、observer 隔離開凶异，這樣同一時間只能執(zhí)行一個 mode 下的 source蜀撑、timer、observer唠帝，這樣在某種模式下就會比較流暢屯掖。