Runloop源码分析(1)——初探

首先了解一下Runloop，Run是运行，Loop是循环。

• 默认情况下主线程的RunLoop原理：

我们在启动一个iOS程序的时候，系统会调用创建项目时自动生成的main.m的文件。main.m文件如下所示：

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

其中UIApplicationMain函数内部帮我们开启了主线程的RunLoop，UIApplicationMain内部拥有一个无线循环的代码。上边的代码中开启RunLoop的过程可以简单的理解为如下代码（实际当然不是这样）：

int main(int argc, char * argv[]) {        
    BOOL running = YES;
    do {
        // 执行各种任务，处理各种事件
    } while (running);

    return 0;
}

从上边可看出，程序一直在do-while循环中执行，所以UIApplicationMain函数一直没有返回，我们在运行程序之后程序不会马上退出，会保持持续运行状态。

• RunLoop实际上是一个对象，这个对象在循环中用来处理程序运行过程中出现的各种事件（比如说触摸事件、UI刷新事件、定时器事件、Selector事件），从而保持程序的持续运行；而且在没有事件处理的时候，会进入睡眠模式，从而节省CPU资源，提高程序性能。

从上图中可以看出，RunLoop就是线程中的一个循环，RunLoop在循环中会不断检测，通过Input sources（输入源）和Timer sources（定时源）两种来源等待接受事件；然后对接受到的事件通知线程进行处理，并在没有事件的时候进行休息。

Runloop的特点：

1. RunLoop和线程是绑定在一起的，每条线程都有唯一一个与之对应的RunLoop。
2. 不能创建RunLoop，但是可以获取系统提供的RunLoop。
3. 主线程的RunLoop是由系统自动创建好的，在应用程序启动的时候会自动完成启动，而子线程中的RunLoop需要手动获取并启动。

所以要注意主线程默认开启Runloop，子线程默认不开启，如下面例子：

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
    NSLog(@"1");
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];//子线程runloop默认不开启
    [self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:0];//内部是创建timer执行
    NSLog(@"3");//不开启子线程的runloop就只打印1，3
});

• Runloop的结构

平常使用的NSRunloop内部其实就是CFRunloop：

struct __CFRunLoop {
    CFRuntimeBase _base;
    pthread_mutex_t _lock;//获取mode列表的锁  /* locked for accessing mode list */
    //mach_port
    __CFPort _wakeUpPort;//唤醒端口 // used for CFRunLoopWakeUp
    Boolean _unused;
    volatile _per_run_data *_perRunData;//重置RunLoop数据   // reset for runs of the run loop
    pthread_t _pthread;//RunLoop所对应的线程
    uint32_t _winthread;
    CFMutableSetRef _commonModes;//标记为common的mode的集合
    CFMutableSetRef _commonModeItems;//commonMode的item集合
    CFRunLoopModeRef _currentMode;//当前的mode
    CFMutableSetRef _modes;//存储的是CFRunLoopModeRef
    struct _block_item *_blocks_head;// _block_item链表表头指针
    struct _block_item *_blocks_tail;// _block_item链表表尾指针
    CFAbsoluteTime _runTime;//运行时间点
    CFAbsoluteTime _sleepTime;//睡眠时间点
    CFTypeRef _counterpart;
};

struct __CFRunLoopMode {
    CFRuntimeBase _base;
    pthread_mutex_t _lock;//锁， 必须runloop加锁后才能加锁 /* must have the run loop locked before locking this */
    CFStringRef _name;//mode的名称
    Boolean _stopped;//mode是否停止
    char _padding[3];
    CFMutableSetRef _sources0;//sources0事件
    CFMutableSetRef _sources1;//sources1事件
    CFMutableArrayRef _observers;//observers事件
    CFMutableArrayRef _timers;//timers事件
    CFMutableDictionaryRef _portToV1SourceMap;//字典  key是mach_port_t，value是CFRunLoopSourceRef
    __CFPortSet _portSet;//保存所有需要监听的port，比如_wakeUpPort，_timerPort都保存在这个数组中
    CFIndex _observerMask;
#if USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS
    dispatch_source_t _timerSource;//GCD定时器
    dispatch_queue_t _queue;//GCD队列
    Boolean _timerFired;// 当定时器触发时设置为true // 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 */
};

• 应用

最常见的例子应该是定时器了：

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
    NSLog(@"1");
}];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode: NSRunLoopCommonModes];

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