RunLoop是什么?

Run -> 跑, Loop -> 圈, RunLoop -> 跑圈. 对的, 简单地说, RunLoop就是一种比较高大上的do-while循环.

void runloop() {
  init(); 
  do {
      id msg = getMessage();
      handleMessage(msg);
  } while (msg != quit);
}

RunLoop也是对象, Foundation/Core Foundation中分别为NSRunLoop与CFRunLoopRef. 一般来说, 一个线程与一个RunLoop对象一一绑定, 主线程在程序的入口UIApplicationMain函数中就会自动创建一个Main RunLoop, 以便主线程就算处理完了所有事件, 任务也不会退出, 否则我们的程序一run, 就return没了, 就像一些命令行项目那样.

在我们手动开启一条子线程时, 系统并不会默认帮我们创建对应的RunLoop, 而是需要我们调用[NSRunLoop currentRunLoop]才会创建(如果已经存在RunLoop, 则直接返回; 否则, 创建RunLoop并返回).

RunLoop里有什么

每个RunLoop中有若干个mode, 每个mode可以有若干个source, timer, observer.

mode : CFRunLoopModeRef

RunLoop在同一时间只能且必须在一种mode下Run, 要更换mode时, 只能停止当前loop, 重启开启新的loop

NSDefaultRunLoopMode : 默认状态, 空闲状态
UITrackingRunLoopMode : 滑动scrollView时
UIInitializationRunLoopMode : 私有Mode, APP启动时用,之后无用
NSRunLoopCommonModes : 默认情况下包含Default和Tracking模式, 可自行添加mode, 相当于mode的集合

举个栗子 : NSTimer默认是在NSDefaultRunLoopMode中工作的, 当你啥也不干的时候, 它能正常运作, 但是当你开始拖拽UIScrollView的时候, 它就不干了. 原因是当你拖拽的时候, MainRunLoop切换到了UITrackingRunLoopMode, 所以timer便暂时失效了, 当你松手的时候, timer又继续工作了. 解决办法就是把这个timer加入到两个mode中, 也可以直接添加到NSRunLoopCommonModes中.

source : CFRunLoopSourceRef

其实是RunLoop的数据源抽象类, 相当于任何遵循这个protocol的对象都能当RunLoop的数据源

source0 : 处理App内部事件, App自己负责管理(触发), 如UIEvent, CFSocket
source1 : 由RunLoop和内核管理, Mach port驱动, 如CFMachPort, CFMessagePort

简单的说就是source0不基于mach port, source1基于mach port

timer : CFRunLoopTimerRef

NSTimer其实就是CFRunLoopTimerRef, 它们两个是toll-free bridged. 需要注意的是加入到timer上处理的事件并不是马上处理的, 如果你设置的delay属性是5秒, 事实上是经过5秒钟之后才把该事件送到RunLoop中, 等到下一次RunLoop的时候才处理.

observer : CFRunLoopObserverRef

根据RunLoop状态的改变通知observer, observer会向外部报告RunLoop的状态的更改, 框架中很多机制都由RunLoopObserver触发, 如CAAnimation

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry         = (1UL << 0), // 即将进入Loop
    kCFRunLoopBeforeTimers  = (1UL << 1), // 即将处理 Timer
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即将处理 Source
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 即将进入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting  = (1UL << 6), // 刚从休眠中唤醒
    kCFRunLoopExit          = (1UL << 7), // 即将退出Loop
};

autoreleasepool

虽然RunLoop并不自带autoreleasepool, 但是如每个程序的main函数所示,

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

每个RunLoop都应该被至少一个autoreleasepool包围着, 这样才能保证在Loop中产生的autorelease对象能够正常释放而不至于造成内存泄漏. 所以RunLoop在处理任何任务以前必定是先push一个autoreleasepool, 在休眠之前要先pop再push一个autoreleasepool, 退出则是直接pop掉就可以了.

另外, 有一种情况是我们必须手动显式创建autoreleasepool的, 那就是当一个循环里, 例如for循环, 大量创建autorelease对象时, 我们应该在for循环中用一个autoreleasepool把代码都包住, 这样能防止内存达到峰值, 影响app的稳定运行. 苹果也在很多方法里也采用了这种方法, 例如字典的遍历方法, 内部就有一个autoreleasepool.

RunLoop是怎么工作的

上图的是苹果文档给的图, sources分为两种, 一种是input sources, 另一种为timer sources.

input sources : 传递异步事件, 通常消息来自于其他线程或程序.
timer sources : 传递同步事件, 发生在特定时间或者重复的时间间隔.

当sources到来的时候, 唤醒RunLoop, 该干嘛干嘛. 具体流程可如下所示 :

对应的伪代码如下 :

SetupThisRunLoopRunTimeoutTimer(); // by GCD timer, 此次Loop的过期时间
do {
    // 告诉observer我要跑timers和sources啦
    __CFRunLoopDoObserver(kCFRunLoopBeforeTimers);
    __CFRunLoopDoObserver(kCFRunLoopBeforeSources);

    __CFRunLoopDoBlocks(); // 处理timer事件
    __CFRunLoopDoSource0(); // 遍历source0, 去处理

    CheckIfExistMessagesInMainDispatchQueue(); // 问GCD是否有分到主线程的任务需要我帮你去调

    __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeWaiting); // 告诉observer我要睡了(挂起)
    // **注意 : 这里会pop掉autoreleasepool, 并push一个新的autoreleasepool**

    var wakeUpPort = SleepAndWaitForWakingUpPorts(); // 进入trap状态, 代码卡在这里, 不会再往下执行, 直到被别人唤醒
    // mach_msg_trap
    // Zzz...

    // Received mach_msg, wake up
    __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopAfterWaiting); // 告诉observer我被唤醒
    // Handle msgs
    if (wakeUpPort == timerPort) { // 假如是timer唤醒我的, 那就处理timer
    __CFRunLoopDoTimers();
    } else if (wakeUpPort == mainDispatchQueuePort) { // 假如是主线程的GCD把我唤醒的, 那就处理GCD的事件
    __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__();
    } else { // 基于port事件, 比如网络某端口数据到了, 就会去处理数据
    __CFRunLoopDoSource1(); 
    } // RunLoop一圈跑完
} while(!stop && !timeout);

RunLoop有什么用

1. 开启后台常驻线程处理用户事件, 如AFNetworking

+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id) __unused object {
    @autoreleasepool {
        [[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];
    
        NSRunLoop \*runloop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        [runloop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [runloop run];
    }

}

+ (NSThread \*)networkRequestThread {
    static NSThread \*_networkRequestThread = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _networkRequestThread =
        [[NSThread alloc] initWithTarget:self
                            selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:)
                              object:nil];
        [_networkRequestThread start];
    });
    return _networkRequestThread;
}

AFN为了其在后台线程中能接受到delegate回调, 特意单独创建一个线程, 并在该线程启动一个RunLoop. 需要注意的是, RunLoop在开启之前必须要有至少一个source/observer/timer, 所以他添加了一个[NSMachPort port], 该port没有传递任何需要处理的事件, 只是为了保持RunLoop不至于退出, 仅此而已.

2. 决定程序何时处理Event(哪个模式下, 什么时候)

这里就应用到tableView上, 注册一个observer, 在Main RunLoop即将进入休眠, 没活干的时候, 杀出. 在这里做一些cell的高度计算及缓存, 数据处理操作. 还有在tableView滑动的时候在cell里设置当RunLoopMode为UITracking模式的时候不要设置图片, 为DefaultMode的时候才设置图片, 优化tableView的滑动卡顿问题.