Runloop

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一覆旱、概念

Runloop就是一個事件處理的循環(huán)缕探，用來不停的調(diào)度工作及處理輸入事件Runloop是事件接收和分發(fā)機制的一個實現(xiàn)找爱。是線程相關的基礎框架的一部分绍坝。

實例：main 函數(shù)（有無循環(huán)對比）
問題：UIApplicationMain做了什么碰辅？

// 偽代碼
int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        int retVal = 0;
        do {
            // 睡眠中等待消息
            int message = sleep_and_wait();
            // 處理消息
            retVal = process_message(retVal);
        } while (0 == retVal);
    }
    return 0;
}

基本作用

1. 保持程序的持續(xù)運行采郎。
2. 處理app的各種事件千所。如：觸摸事件、定時器事件等蒜埋。
3. 節(jié)省CPU資源淫痰，提高程序性能。Runloop并不是由系統(tǒng)自動控制的整份，需要檢測是否有需要處理的事件待错。如果有則去處理，如果沒有則進入睡眠以節(jié)省CPU烈评。

Runloop 是一個對象

iOS中有兩套API訪問Runloop對象：
Foundation框架：NSRunloop
Core Foundation：CFRunloopRef
NSRunloop是基于CFRunloopRef的一層OC包裝火俄，兩者皆是Runloop對象。

Runloop 與線程

1. 每個線程都有且僅有一個與之對應的Runloop對象讲冠。
2. Runloop 保存在一個全局的 Dictionary 中烛占，線程為 key，線程對應的 Runloop 為 value沟启。
3. 線程剛創(chuàng)建的時候是沒有Runloop對象的忆家，Runloop會在第一次獲取時創(chuàng)建（懶加載）。
4. 主線程默認創(chuàng)建Runloop德迹，子線程默認不開啟芽卿。
   主線程在創(chuàng)建時也是沒有 runloop 對象的，而是 UIApplicationMain 方法里創(chuàng)建胳搞。
5. Runloop 在線程結(jié)束時銷毀卸例。

獲取 Runloop 對象

    // 獲取當前線程的 Runloop 對象
    NSRunLoop *currentRunloop = [NSRunLoop currentRunLoop];
    CFRunLoopRef currentRunloopRef = CFRunLoopGetCurrent();
    // 獲取主線程的 Runloop 對象
    NSRunLoop *mainRunloop = [NSRunLoop mainRunLoop];
    CFRunLoopRef mainRunloopRef = CFRunLoopGetMain();
    
    /**
    問題：內(nèi)存地址不一致称杨？
    NSRunLoop對象 包含 CFRunLoopRef對象。
    */

源碼：CFRunLoop.c

二筷转、API

Core Foundation中關于RunLoop的5個類
CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef

typedef struct __CFRunLoop * CFRunLoopRef;
struct __CFRunLoop {
    pthread_t _pthread;
    CFMutableSetRef _commonModes;
    CFMutableSetRef _commonModeItems;
    CFRunLoopModeRef _currentMode;
    CFMutableSetRef _modes;
};

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

image.png

CFRunLoopModeRef

1. CFRunLoopModeRef 代表 Runloop 的運行模式姑原。
2. 一個 Runloop 包含多個 Mode，每個 Mode 又包含若干個 Source0/Source1/Timer/Observer呜舒。
   不同組的 Source0/Source1/Timer/Observer 能分隔開來锭汛，互不影響。（實例：CommonMode）
   如果Mode里沒有任何Source0/Source1/Timer/Observer袭蝗，RunLoop會立馬退出唤殴。
3. Runloop 啟動時只能選擇其中一個 Mode，作為 currentMode到腥。
4. 如果需要切換 Mode朵逝，只能退出當前 loop，再重新選擇一個 Mode 進入乡范。

目前已知的 Mode有5種

• kCFRunLoopDefaultMode：App的默認Mode配名，通常主線程是在這個Mode下運行。
• UITrackingRunLoopMode：界面跟蹤 Mode晋辆，用于 ScrollView 追蹤觸摸滑動段誊，保證界面滑動時不受其他 Mode 影響。
• UIInitializationRunLoopMode：在剛啟動 App 時第進入的第一個 Mode栈拖，啟動完成后就不再使用连舍。
• GSEventReceiveRunLoopMode：接受系統(tǒng)事件的內(nèi)部 Mode，通常用不到涩哟。
• kCFRunLoopCommonModes：這是一個占位用的Mode索赏，不是一種真正的Mode。

Mode屬性的基本概念

1. Source0:

   • 觸摸事件 (Line source0Demo)
   • performSelector:onThread:

2. Source1：

   • 基于port的線程通信
   • 系統(tǒng)事件捕捉

3. Timers:

   • NSTimer
   • performSelector:withObject:afterDelay:

4. Observers:

   • 用于監(jiān)聽 Runloop 的狀態(tài)
   • UI刷新（BeforeWaiting）
   • Autoreleasetool（BeforeWaiting）

以上即為 Runloop 處理的事件贴彼。
Runloop響應用戶操作：Source1捕捉用戶操作潜腻，分發(fā)給Source0進行處理。

三器仗、Runloop 的運行邏輯

Runloop 狀態(tài)

/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), //即將進入 loop
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), //即將處理Timer
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), //即將處理Source
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), //即將進入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), //剛從休眠中喚醒
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7), //即將退出 loop
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

可以往 RunLoop 中加入自己的觀察者以便監(jiān)控著 RunLoop 的運行過程融涣。
示例：

1. 監(jiān)聽 Runloop 狀態(tài) (Line observeRunloopStatus)
   • 創(chuàng)建監(jiān)聽器
   • 將監(jiān)聽器加入 Runloop
   • 監(jiān)聽回調(diào)
2. NSTimer
3. 滾動模式與默認模式的切換

Runloop 的運行流程

1. 通知Observers：進入Loop
2. 通知Observers：即將處理Timers
3. 通知Observers：即將處理Sources
4. 處理Blocks
5. 處理Source0（可能會再次處理Blocks）
6. 如果存在Source1，就跳轉(zhuǎn)到第8步
7. 通知Observers：開始休眠（等待消息喚醒）
8. 通知Observers：結(jié)束休眠（被某個消息喚醒）
    1. 處理Timer
    2. 處理GCD Async To Main Queue
    3. 處理Source1
9. 處理Blocks
10. 根據(jù)前面的執(zhí)行結(jié)果精钮，決定如何操作
    1. 回到第02步
    2. 退出Loop
11. 通知Observers：退出Loop

實例：
1. touch 事件堆棧
2. GCD Async To Main Queue (Line gcdMainQueue)
源碼：CFRunLoopRunSpecific

休眠狀態(tài)：內(nèi)核休眠威鹿，CPU不分配資源，線程睡眠狀態(tài)轨香。

四忽你、應用

1. 控制線程生命周期（線程保活）（Line source0Demo）
2. 解決NSTimer在滑動時停止工作的問題(commonModes)