iOS底層原理總結(jié) - RunLoop

面試題

1. 講講 RunLoop，項目中有用到嗎睦柴？
2. RunLoop內(nèi)部實現(xiàn)邏輯徙融？
3. Runloop和線程的關(guān)系毁菱？
4. timer 與 Runloop 的關(guān)系窄瘟？
5. 程序中添加每3秒響應(yīng)一次的NSTimer，當拖動tableview時timer可能無法響應(yīng)要怎么解決趟卸？
6. Runloop 是怎么響應(yīng)用戶操作的蹄葱， 具體流程是什么樣的？
7. 說說RunLoop的幾種狀態(tài)锄列？
8. Runloop的mode作用是什么图云？

一. RunLoop簡介

運行循環(huán)，在程序運行過程中循環(huán)做一些事情邻邮，如果沒有Runloop程序執(zhí)行完畢就會立即退出竣况，如果有Runloop程序會一直運行，并且時時刻刻在等待用戶的輸入操作筒严。RunLoop可以在需要的時候自己跑起來運行丹泉，在沒有操作的時候就停下來休息。充分節(jié)省CPU資源鸭蛙，提高程序性能摹恨。

二. RunLoop基本作用：

1. 保持程序持續(xù)運行，程序一啟動就會開一個主線程娶视，主線程一開起來就會跑一個主線程對應(yīng)的RunLoop,RunLoop保證主線程不會被銷毀晒哄，也就保證了程序的持續(xù)運行
2. 處理App中的各種事件（比如：觸摸事件睁宰，定時器事件，Selector事件等）
3. 節(jié)省CPU資源寝凌，提高程序性能柒傻，程序運行起來時，當什么操作都沒有做的時候较木，RunLoop就告訴CPU红符，現(xiàn)在沒有事情做，我要去休息劫映，這時CPU就會將其資源釋放出來去做其他的事情违孝，當有事情做的時候RunLoop就會立馬起來去做事情 我們先通過API內(nèi)一張圖片來簡單看一下RunLoop內(nèi)部運行原理
   
   image.png

通過圖片可以看出，RunLoop在跑圈過程中泳赋，當接收到Input sources 或者 Timer sources時就會交給對應(yīng)的處理方去處理雌桑。當沒有事件消息傳入的時候，RunLoop就休息了祖今。這里只是簡單的理解一下這張圖校坑，接下來我們來了解RunLoop對象和其一些相關(guān)類，來更深入的理解RunLoop運行流程千诬。

三. RunLoop在哪里開啟

UIApplicationMain函數(shù)內(nèi)啟動了Runloop耍目，程序不會馬上退出，而是保持運行狀態(tài)徐绑。因此每一個應(yīng)用必須要有一個runloop邪驮， 我們知道主線程一開起來，就會跑一個和主線程對應(yīng)的RunLoop傲茄，那么RunLoop一定是在程序的入口main函數(shù)中開啟毅访。

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}
復(fù)制代碼

進入UIApplicationMain

UIKIT_EXTERN int UIApplicationMain(int argc, char *argv[], NSString * __nullable principalClassName, NSString * __nullable delegateClassName);
復(fù)制代碼

我們發(fā)現(xiàn)它返回的是一個int數(shù)，那么我們對main函數(shù)做一些修改

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSLog(@"開始");
        int re = UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
        NSLog(@"結(jié)束");
        return re;
    }
}
復(fù)制代碼

運行程序盘榨，我們發(fā)現(xiàn)只會打印開始喻粹，并不會打印結(jié)束，這說明在UIApplicationMain函數(shù)中草巡，開啟了一個和主線程相關(guān)的RunLoop守呜，導(dǎo)致UIApplicationMain不會返回，一直在運行中山憨，也就保證了程序的持續(xù)運行查乒。 我們來看到RunLoop的源碼

// 用DefaultMode啟動
void CFRunLoopRun(void) {   /* DOES CALLOUT */
    int32_t result;
    do {
        result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
        CHECK_FOR_FORK();
    } while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}
復(fù)制代碼

我們發(fā)現(xiàn)RunLoop確實是do while通過判斷result的值實現(xiàn)的。因此萍歉，我們可以把RunLoop看成一個死循環(huán)侣颂。如果沒有RunLoop，UIApplicationMain函數(shù)執(zhí)行完畢之后將直接返回枪孩，也就沒有程序持續(xù)運行一說了憔晒。

四. RunLoop對象

Fundation框架 （基于CFRunLoopRef的封裝） NSRunLoop對象

CoreFoundation CFRunLoopRef對象

因為Fundation框架是基于CFRunLoopRef的一層OC封裝藻肄，這里我們主要研究CFRunLoopRef源碼

如何獲得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
復(fù)制代碼

五. RunLoop和線程間的關(guān)系

1. 每條線程都有唯一的一個與之對應(yīng)的RunLoop對象
2. RunLoop保存在一個全局的Dictionary里，線程作為key,RunLoop作為value
3. 主線程的RunLoop已經(jīng)自動創(chuàng)建好了拒担，子線程的RunLoop需要主動創(chuàng)建
4. RunLoop在第一次獲取時創(chuàng)建嘹屯，在線程結(jié)束時銷毀

通過源碼查看上述對應(yīng)

// 拿到當前Runloop 調(diào)用_CFRunLoopGet0
CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent(void) {
    CHECK_FOR_FORK();
    CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)_CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoop);
    if (rl) return rl;
    return _CFRunLoopGet0(pthread_self());
}

// 查看_CFRunLoopGet0方法內(nèi)部
CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
    if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {
    t = pthread_main_thread_np();
    }
    __CFLock(&loopsLock);
    if (!__CFRunLoops) {
        __CFUnlock(&loopsLock);
    CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
    // 根據(jù)傳入的主線程獲取主線程對應(yīng)的RunLoop
    CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
    // 保存主線程 將主線程-key和RunLoop-Value保存到字典中
    CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);
    if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
        CFRelease(dict);
    }
    CFRelease(mainLoop);
        __CFLock(&loopsLock);
    }

    // 從字典里面拿，將線程作為key從字典里獲取一個loop
    CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
    __CFUnlock(&loopsLock);

    // 如果loop為空从撼，則創(chuàng)建一個新的loop州弟，所以runloop會在第一次獲取的時候創(chuàng)建
    if (!loop) {  
    CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
        __CFLock(&loopsLock);
    loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));

    // 創(chuàng)建好之后，以線程為key runloop為value低零，一對一存儲在字典中婆翔，下次獲取的時候，則直接返回字典內(nèi)的runloop
    if (!loop) { 
        CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);
        loop = newLoop;
    }
        // don't release run loops inside the loopsLock, because CFRunLoopDeallocate may end up taking it
        __CFUnlock(&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;
}

復(fù)制代碼

從上面的代碼可以看出掏婶，線程和 RunLoop 之間是一一對應(yīng)的啃奴，其關(guān)系是保存在一個 Dictionary 里。所以我們創(chuàng)建子線程RunLoop時雄妥，只需在子線程中獲取當前線程的RunLoop對象即可[NSRunLoop currentRunLoop];如果不獲取最蕾，那子線程就不會創(chuàng)建與之相關(guān)聯(lián)的RunLoop，并且只能在一個線程的內(nèi)部獲取其 RunLoop [NSRunLoop currentRunLoop];方法調(diào)用時老厌，會先看一下字典里有沒有存子線程相對用的RunLoop瘟则，如果有則直接返回RunLoop，如果沒有則會創(chuàng)建一個枝秤，并將與之對應(yīng)的子線程存入字典中醋拧。當線程結(jié)束時，RunLoop會被銷毀淀弹。

六. RunLoop結(jié)構(gòu)體

通過源碼我們找到__CFRunLoop結(jié)構(gòu)體

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;
    CFAbsoluteTime _runTime;
    CFAbsoluteTime _sleepTime;
    CFTypeRef _counterpart;
};
復(fù)制代碼

除一些記錄性屬性外趁仙，主要來看一下以下兩個成員變量

CFRunLoopModeRef _currentMode;
CFMutableSetRef _modes;
復(fù)制代碼

CFRunLoopModeRef 其實是指向__CFRunLoopMode結(jié)構(gòu)體的指針，__CFRunLoopMode結(jié)構(gòu)體源碼如下

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;
    CFMutableDictionaryRef _portToV1SourceMap;
    __CFPortSet _portSet;
    CFIndex _observerMask;
#if USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS
    dispatch_source_t _timerSource;
    dispatch_queue_t _queue;
    Boolean _timerFired; // set to true by the source when a timer has fired
    Boolean _dispatchTimerArmed;
#endif
#if USE_MK_TIMER_TOO
    mach_port_t _timerPort;
    Boolean _mkTimerArmed;
#endif
#if DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
    DWORD _msgQMask;
    void (*_msgPump)(void);
#endif
    uint64_t _timerSoftDeadline; /* TSR */
    uint64_t _timerHardDeadline; /* TSR */
};
復(fù)制代碼

主要查看以下成員變量

CFMutableSetRef _sources0;
CFMutableSetRef _sources1;
CFMutableArrayRef _observers;
CFMutableArrayRef _timers;
復(fù)制代碼

通過上面分析我們知道垦页，CFRunLoopModeRef代表RunLoop的運行模式，一個RunLoop包含若干個Mode干奢，每個Mode又包含若干個Source0/Source1/Timer/Observer痊焊，而RunLoop啟動時只能選擇其中一個Mode作為currentMode。

Source1/Source0/Timers/Observer分別代表什么

1. Source1 : 基于Port的線程間通信

2. Source0 : 觸摸事件忿峻，PerformSelectors

我們通過代碼驗證一下

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    NSLog(@"點擊了屏幕");
}
復(fù)制代碼

打斷點之后打印堆棧信息薄啥，當xcode工具區(qū)打印的堆棧信息不全時，可以在控制臺通過“bt”指令打印完整的堆棧信息逛尚，由堆棧信息中可以發(fā)現(xiàn)垄惧，觸摸事件確實是會觸發(fā)Source0事件。

image.png

同樣的方式驗證performSelector堆棧信息

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
    [self performSelectorOnMainThread:@selector(test) withObject:nil waitUntilDone:YES];
});
復(fù)制代碼

可以發(fā)現(xiàn)PerformSelectors同樣是觸發(fā)Source0事件

image.png

其實绰寞，當我們觸發(fā)了事件（觸摸/鎖屏/搖晃等）后到逊，由IOKit.framework生成一個 IOHIDEvent事件铣口，而IOKit是蘋果的硬件驅(qū)動框架，由它進行底層接口的抽象封裝與系統(tǒng)進行交互傳遞硬件感應(yīng)的事件觉壶，并專門處理用戶交互設(shè)備脑题，由IOHIDServices和IOHIDDisplays兩部分組成，其中IOHIDServices是專門處理用戶交互的铜靶，它會將事件封裝成IOHIDEvents對象叔遂，接著用mach port轉(zhuǎn)發(fā)給需要的App進程，隨后 Source1就會接收IOHIDEvent争剿，之后再回調(diào)__IOHIDEventSystemClientQueueCallback()已艰，__IOHIDEventSystemClientQueueCallback()內(nèi)觸發(fā)Source0贩挣，Source0 再觸發(fā) _UIApplicationHandleEventQueue()手幢。所以觸摸事件看到是在 Source0 內(nèi)的。

3. Timers : 定時器升敲，NSTimer

通過代碼驗證

[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:3.0 repeats:NO block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
    NSLog(@"NSTimer ---- timer調(diào)用了");
}];
復(fù)制代碼

打印完整堆棧信息

image.png

4. Observer : 監(jiān)聽器捆蜀，用于監(jiān)聽RunLoop的狀態(tài)

七. 詳解RunLoop相關(guān)類及作用

通過上面的分析疮丛，我們對RunLoop內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了大致的了解，接下來來詳細分析RunLoop的相關(guān)類辆它。以下為Core Foundation中關(guān)于RunLoop的5個類

CFRunLoopRef - 獲得當前RunLoop和主RunLoop

CFRunLoopModeRef - RunLoop 運行模式誊薄，只能選擇一種，在不同模式中做不同的操作

CFRunLoopSourceRef - 事件源锰茉，輸入源

CFRunLoopTimerRef - 定時器時間

CFRunLoopObserverRef - 觀察者

1. CFRunLoopModeRef

CFRunLoopModeRef代表RunLoop的運行模式 一個 RunLoop 包含若干個 Mode呢蔫，每個Mode又包含若干個Source、Timer飒筑、Observer 每次RunLoop啟動時片吊，只能指定其中一個 Mode，這個Mode被稱作 CurrentMode 如果需要切換Mode协屡，只能退出RunLoop俏脊，再重新指定一個Mode進入，這樣做主要是為了分隔開不同組的Source肤晓、Timer爷贫、Observer，讓其互不影響补憾。如果Mode里沒有任何Source0/Source1/Timer/Observer漫萄，RunLoop會立馬退出 如圖所示：

image.png

注意：一種Mode中可以有多個Source(事件源，輸入源盈匾，基于端口事件源例鍵盤觸摸等) Observer(觀察者腾务，觀察當前RunLoop運行狀態(tài)) 和Timer(定時器事件源)。但是必須至少有一個Source或者Timer削饵，因為如果Mode為空岩瘦，RunLoop運行到空模式不會進行空轉(zhuǎn)未巫，就會立刻退出。

系統(tǒng)默認注冊的5個Mode:

RunLoop 有五種運行模式担钮，其中常見的有1.2兩種

1\. kCFRunLoopDefaultMode：App的默認Mode橱赠，通常主線程是在這個Mode下運行
2\. UITrackingRunLoopMode：界面跟蹤 Mode，用于 ScrollView 追蹤觸摸滑動箫津，保證界面滑動時不受其他 Mode 影響
3\. UIInitializationRunLoopMode: 在剛啟動 App 時第進入的第一個 Mode狭姨，啟動完成后就不再使用，會切換到kCFRunLoopDefaultMode
4\. GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系統(tǒng)事件的內(nèi)部 Mode苏遥，通常用不到
5\. kCFRunLoopCommonModes: 這是一個占位用的Mode饼拍，作為標記kCFRunLoopDefaultMode和UITrackingRunLoopMode用，并不是一種真正的Mode 
復(fù)制代碼

Mode間的切換

我們平時在開發(fā)中一定遇到過田炭，當我們使用NSTimer每一段時間執(zhí)行一些事情時滑動UIScrollView师抄，NSTimer就會暫停，當我們停止滑動以后教硫，NSTimer又會重新恢復(fù)的情況叨吮，我們通過一段代碼來看一下

代碼中的注釋也很重要，展示了我們探索的過程

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    // [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(show) userInfo:nil repeats:YES];
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(show) userInfo:nil repeats:YES];
    // 加入到RunLoop中才可以運行
    // 1\. 把定時器添加到RunLoop中瞬矩，并且選擇默認運行模式NSDefaultRunLoopMode = kCFRunLoopDefaultMode
    // [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    // 當textFiled滑動的時候茶鉴，timer失效，停止滑動時景用，timer恢復(fù)
    // 原因：當textFiled滑動的時候涵叮，RunLoop的Mode會自動切換成UITrackingRunLoopMode模式，因此timer失效伞插，當停止滑動割粮，RunLoop又會切換回NSDefaultRunLoopMode模式，因此timer又會重新啟動了

    // 2\. 當我們將timer添加到UITrackingRunLoopMode模式中媚污，此時只有我們在滑動textField時timer才會運行
    // [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

    // 3\. 那個如何讓timer在兩個模式下都可以運行呢舀瓢？
    // 3.1 在兩個模式下都添加timer 是可以的，但是timer添加了兩次耗美，并不是同一個timer
    // 3.2 使用站位的運行模式 NSRunLoopCommonModes標記氢伟，凡是被打上NSRunLoopCommonModes標記的都可以運行，下面兩種模式被打上標簽
    //0 : <CFString 0x10b7fe210 [0x10a8c7a40]>{contents = "UITrackingRunLoopMode"}
    //2 : <CFString 0x10a8e85e0 [0x10a8c7a40]>{contents = "kCFRunLoopDefaultMode"}
    // 因此也就是說如果我們使用NSRunLoopCommonModes幽歼，timer可以在UITrackingRunLoopMode，kCFRunLoopDefaultMode兩種模式下運行
    [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
    NSLog(@"%@",[NSRunLoop mainRunLoop]);
}
-(void)show
{
    NSLog(@"-------");
}
復(fù)制代碼

由上述代碼可以看出谬盐，NSTimer不管用是因為Mode的切換甸私，因為如果我們在主線程使用定時器，此時RunLoop的Mode為kCFRunLoopDefaultMode飞傀，即定時器屬于kCFRunLoopDefaultMode皇型，那么此時我們滑動ScrollView時诬烹，RunLoop的Mode會切換到UITrackingRunLoopMode，因此在主線程的定時器就不在管用了弃鸦，調(diào)用的方法也就不再執(zhí)行了绞吁，當我們停止滑動時，RunLoop的Mode切換回kCFRunLoopDefaultMode唬格，所以NSTimer就又管用了家破。

同樣道理的還有ImageView的顯示，我們直接來看代碼购岗，不再贅述了

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    NSLog(@"%s",__func__);
    // performSelector默認是在default模式下運行汰聋，因此在滑動ScrollView時，圖片不會加載
    // [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"abc"] afterDelay:2.0 ];
    // inModes: 傳入Mode數(shù)組
    [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"abc"] afterDelay:2.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode,UITrackingRunLoopMode]];
復(fù)制代碼

使用GCD也可是創(chuàng)建計時器喊积，而且更為精確我們來看一下代碼

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    //創(chuàng)建隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    //1.創(chuàng)建一個GCD定時器
    /*
     第一個參數(shù):表明創(chuàng)建的是一個定時器
     第四個參數(shù):隊列
     */
    dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
    // 需要對timer進行強引用烹困，保證其不會被釋放掉，才會按時調(diào)用block塊
    // 局部變量乾吻，讓指針強引用
    self.timer = timer;
    //2.設(shè)置定時器的開始時間,間隔時間,精準度
    /*
     第1個參數(shù):要給哪個定時器設(shè)置
     第2個參數(shù):開始時間
     第3個參數(shù):間隔時間
     第4個參數(shù):精準度 一般為0 在允許范圍內(nèi)增加誤差可提高程序的性能
     GCD的單位是納秒 所以要*NSEC_PER_SEC
     */
    dispatch_source_set_timer(timer, DISPATCH_TIME_NOW, 2.0 * NSEC_PER_SEC, 0 * NSEC_PER_SEC);

    //3.設(shè)置定時器要執(zhí)行的事情
    dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
        NSLog(@"---%@--",[NSThread currentThread]);
    });
    // 啟動
    dispatch_resume(timer);
}
復(fù)制代碼

2. CFRunLoopSourceRef事件源（輸入源）

Source分為兩種

Source0：非基于Port的 用于用戶主動觸發(fā)的事件（點擊button 或點擊屏幕）

Source1：基于Port的 通過內(nèi)核和其他線程相互發(fā)送消息（與內(nèi)核相關(guān)）

觸摸事件及PerformSelectors會觸發(fā)Source0事件源在前文已經(jīng)驗證過髓梅，這里不在贅述

3. CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopObserverRef是觀察者，能夠監(jiān)聽RunLoop的狀態(tài)改變

我們直接來看代碼绎签，給RunLoop添加監(jiān)聽者枯饿，監(jiān)聽其運行狀態(tài)

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
     //創(chuàng)建監(jiān)聽者
     /*
     第一個參數(shù) CFAllocatorRef allocator：分配存儲空間 CFAllocatorGetDefault()默認分配
     第二個參數(shù) CFOptionFlags activities：要監(jiān)聽的狀態(tài) kCFRunLoopAllActivities 監(jiān)聽所有狀態(tài)
     第三個參數(shù) Boolean repeats：YES:持續(xù)監(jiān)聽 NO:不持續(xù)
     第四個參數(shù) CFIndex order：優(yōu)先級，一般填0即可
     第五個參數(shù) ：回調(diào) 兩個參數(shù)observer:監(jiān)聽者 activity:監(jiān)聽的事件
     */
     /*
     所有事件
     typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
     kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),   //   即將進入RunLoop
     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RunLoop
     kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
     };
     */
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        switch (activity) {
            case kCFRunLoopEntry:
                NSLog(@"RunLoop進入");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeTimers:
                NSLog(@"RunLoop要處理Timers了");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeSources:
                NSLog(@"RunLoop要處理Sources了");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeWaiting:
                NSLog(@"RunLoop要休息了");
                break;
            case kCFRunLoopAfterWaiting:
                NSLog(@"RunLoop醒來了");
                break;
            case kCFRunLoopExit:
                NSLog(@"RunLoop退出了");
                break;

            default:
                break;
        }
    });

    // 給RunLoop添加監(jiān)聽者
    /*
     第一個參數(shù) CFRunLoopRef rl：要監(jiān)聽哪個RunLoop,這里監(jiān)聽的是主線程的RunLoop
     第二個參數(shù) CFRunLoopObserverRef observer 監(jiān)聽者
     第三個參數(shù) CFStringRef mode 要監(jiān)聽RunLoop在哪種運行模式下的狀態(tài)
     */
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
     /*
     CF的內(nèi)存管理（Core Foundation）
     凡是帶有Create辜御、Copy鸭你、Retain等字眼的函數(shù)，創(chuàng)建出來的對象擒权，都需要在最后做一次release
     GCD本來在iOS6.0之前也是需要我們釋放的袱巨，6.0之后GCD已經(jīng)納入到了ARC中，所以我們不需要管了
     */
    CFRelease(observer);
}
復(fù)制代碼

我們來看一下輸出

image.png

以上可以看出碳抄，Observer確實用來監(jiān)聽RunLoop的狀態(tài)愉老，包括喚醒，休息剖效，以及處理各種事件嫉入。

八. RunLoop處理邏輯

這時我們再來分析RunLoop的處理邏輯，就會簡單明了很多璧尸，現(xiàn)在回頭看官方文檔RunLoop的處理邏輯咒林，對RunLoop的處理邏輯有新的認識。

image.png

源碼解析

下面源碼僅保留了主流程代碼

// 共外部調(diào)用的公開的CFRunLoopRun方法爷光，其內(nèi)部會調(diào)用CFRunLoopRunSpecific
void CFRunLoopRun(void) {   /* DOES CALLOUT */
    int32_t result;
    do {
        result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
        CHECK_FOR_FORK();
    } while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}

// 經(jīng)過精簡的 CFRunLoopRunSpecific 函數(shù)代碼垫竞，其內(nèi)部會調(diào)用__CFRunLoopRun函數(shù)
SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) {     /* DOES CALLOUT */

    // 通知Observers : 進入Loop
    // __CFRunLoopDoObservers內(nèi)部會調(diào)用 __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__
函數(shù)
    if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopEntry ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);

    // 核心的Loop邏輯
    result = __CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, previousMode);

    // 通知Observers : 退出Loop
    if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopExit ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);

    return result;
}

// 精簡后的 __CFRunLoopRun函數(shù)，保留了主要代碼
static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, CFRunLoopModeRef previousMode) {
    int32_t retVal = 0;
    do {
        // 通知Observers：即將處理Timers
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeTimers); 

        // 通知Observers：即將處理Sources
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeSources);

        // 處理Blocks
        __CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);

        // 處理Sources0
        if (__CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle)) {
            // 處理Blocks
            __CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
        }

        // 如果有Sources1，就跳轉(zhuǎn)到handle_msg標記處
        if (__CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, 0, &voucherState, NULL)) {
            goto handle_msg;
        }

        // 通知Observers：即將休眠
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeWaiting);

        // 進入休眠欢瞪，等待其他消息喚醒
        __CFRunLoopSetSleeping(rl);
        __CFPortSetInsert(dispatchPort, waitSet);
        do {
            __CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY, &voucherState, &voucherCopy);
        } while (1);

        // 醒來
        __CFPortSetRemove(dispatchPort, waitSet);
        __CFRunLoopUnsetSleeping(rl);

        // 通知Observers：已經(jīng)喚醒
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopAfterWaiting);

    handle_msg: // 看看是誰喚醒了RunLoop活烙，進行相應(yīng)的處理
        if (被Timer喚醒的) {
            // 處理Timer
            __CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time());
        }
        else if (被GCD喚醒的) {
            __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
        } else { // 被Sources1喚醒的
            __CFRunLoopDoSource1(rl, rlm, rls, msg, msg->msgh_size, &reply);
        }

        // 執(zhí)行Blocks
        __CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);

        // 根據(jù)之前的執(zhí)行結(jié)果，來決定怎么做遣鼓，為retVal賦相應(yīng)的值
        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;
}

復(fù)制代碼

上述源代碼中啸盏，相應(yīng)處理事件函數(shù)內(nèi)部還會調(diào)用更底層的函數(shù)，內(nèi)部調(diào)用才是真正處理事件的函數(shù)骑祟，通過上面bt打印全部堆棧信息也可以得到驗證回懦。

__CFRunLoopDoObservers 內(nèi)部調(diào)用 __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__

__CFRunLoopDoBlocks 內(nèi)部調(diào)用 __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__

__CFRunLoopDoSources0 內(nèi)部調(diào)用 __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__

__CFRunLoopDoTimers 內(nèi)部調(diào)用 __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__

GCD 調(diào)用 __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__

__CFRunLoopDoSource1 內(nèi)部調(diào)用 __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__

RunLoop處理邏輯流程圖

此時我們按照源碼重新整理一下RunLoop處理邏輯就會很清晰

image.png

九. RunLoop退出

1. 主線程銷毀RunLoop退出
2. Mode中有一些Timer 、Source曾我、 Observer粉怕，這些保證Mode不為空時保證RunLoop沒有空轉(zhuǎn)并且是在運行的，當Mode中為空的時候抒巢，RunLoop會立刻退出
3. 我們在啟動RunLoop的時候可以設(shè)置什么時候停止

[NSRunLoop currentRunLoop]runUntilDate:<#(nonnull NSDate *)#>
[NSRunLoop currentRunLoop]runMode:<#(nonnull NSString *)#> beforeDate:<#(nonnull NSDate *)#>
復(fù)制代碼

十. RunLoop應(yīng)用

1. 常駐線程

常駐線程的作用：我們知道贫贝，當子線程中的任務(wù)執(zhí)行完畢之后就被銷毀了，那么如果我們需要開啟一個子線程蛉谜，在程序運行過程中永遠都存在稚晚，那么我們就會面臨一個問題，如何讓子線程永遠活著型诚，這時就要用到常駐線程：給子線程開啟一個RunLoop 注意：子線程執(zhí)行完操作之后就會立即釋放客燕，即使我們使用強引用引用子線程使子線程不被釋放，也不能給子線程再次添加操作狰贯，或者再次開啟也搓。 子線程開啟RunLoop的代碼，先點擊屏幕開啟子線程并開啟子線程RunLoop涵紊，然后點擊button傍妒。

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()
@property(nonatomic,strong)NSThread *thread;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
}
-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
   // 創(chuàng)建子線程并開啟
    NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(show) object:nil];
    self.thread = thread;
    [thread start];
}
-(void)show
{
    // 注意：打印方法一定要在RunLoop創(chuàng)建開始運行之前，如果在RunLoop跑起來之后打印摸柄，RunLoop先運行起來颤练，已經(jīng)在跑圈了就出不來了，進入死循環(huán)也就無法執(zhí)行后面的操作了驱负。
    // 但是此時點擊Button還是有操作的嗦玖，因為Button是在RunLoop跑起來之后加入到子線程的，當Button加入到子線程RunLoop就會跑起來
    NSLog(@"%s",__func__);
    // 1.創(chuàng)建子線程相關(guān)的RunLoop跃脊，在子線程中創(chuàng)建即可宇挫，并且RunLoop中要至少有一個Timer 或 一個Source 保證RunLoop不會因為空轉(zhuǎn)而退出，因此在創(chuàng)建的時候直接加入
    // 添加Source [NSMachPort port] 添加一個端口
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    // 添加一個Timer
    NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];    
    //創(chuàng)建監(jiān)聽者
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        switch (activity) {
            case kCFRunLoopEntry:
                NSLog(@"RunLoop進入");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeTimers:
                NSLog(@"RunLoop要處理Timers了");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeSources:
                NSLog(@"RunLoop要處理Sources了");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeWaiting:
                NSLog(@"RunLoop要休息了");
                break;
            case kCFRunLoopAfterWaiting:
                NSLog(@"RunLoop醒來了");
                break;
            case kCFRunLoopExit:
                NSLog(@"RunLoop退出了");
                break;

            default:
                break;
        }
    });
    // 給RunLoop添加監(jiān)聽者
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
    // 2.子線程需要開啟RunLoop
    [[NSRunLoop currentRunLoop]run];
    CFRelease(observer);
}
- (IBAction)btnClick:(id)sender {
    [self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}
-(void)test
{
    NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
}
@end
復(fù)制代碼

注意：創(chuàng)建子線程相關(guān)的RunLoop酪术，在子線程中創(chuàng)建即可器瘪，并且RunLoop中要至少有一個Timer 或 一個Source 保證RunLoop不會因為空轉(zhuǎn)而退出，因此在創(chuàng)建的時候直接加入，如果沒有加入Timer或者Source娱局，或者只加入一個監(jiān)聽者，運行程序會崩潰

2. 自動釋放池

Timer和Source也是一些變量咧七，需要占用一部分存儲空間衰齐，所以要釋放掉，如果不釋放掉继阻，就會一直積累耻涛，占用的內(nèi)存也就越來越大，這顯然不是我們想要的瘟檩。 那么什么時候釋放抹缕，怎么釋放呢？ RunLoop內(nèi)部有一個自動釋放池墨辛，當RunLoop開啟時卓研，就會自動創(chuàng)建一個自動釋放池，當RunLoop在休息之前會釋放掉自動釋放池的東西睹簇，然后重新創(chuàng)建一個新的空的自動釋放池奏赘，當RunLoop被喚醒重新開始跑圈時，Timer,Source等新的事件就會放到新的自動釋放池中太惠，當RunLoop退出的時候也會被釋放磨淌。 注意：只有主線程的RunLoop會默認啟動。也就意味著會自動創(chuàng)建自動釋放池凿渊，子線程需要在線程調(diào)度方法中手動添加自動釋放池梁只。

@autorelease{  
      // 執(zhí)行代碼 
}
復(fù)制代碼

NSTimer、ImageView顯示埃脏、PerformSelector等在上面已經(jīng)有過例子搪锣，這里不再贅述。

文獻資料

蘋果官方文檔

CFRunLoopRef源碼