浅析RunLoop

作者: IOS学渣 | 来源:发表于2016-04-27 08:44 被阅读130次

    RunLoop的概念

    一般来讲,一个线程一次只能执行一个任务,执行完成后线程就会退出。如果我们需要一个机制,让线程能随时处理事件但并不退出,通常的代码逻辑是这样的:


    function loop() {

    initialize();

    do {

    var message = get_next_message();

    process_message(message);

    } while (message != quit);

    }


    这种模型通常被称作 Event Loop。 Event Loop 在很多系统和框架里都有实现,比如 Node.js 的事件处理,比如 Windows 程序的消息循环,再比如 OSX/iOS 里的 RunLoop。实现这种模型的关键点在于:如何管理事件/消息,如何让线程在没有处理消息时休眠以避免资源占用、在有消息到来时立刻被唤醒。

    所以,RunLoop 实际上就是一个对象,这个对象管理了其需要处理的事件和消息,并提供了一个入口函数来执行上面 Event Loop 的逻辑。线程执行了这个函数后,就会一直处于这个函数内部 "接受消息->等待->处理" 的循环中,直到这个循环结束(比如传入 quit 的消息),函数返回。

    OSX/iOS 系统中,提供了两个这样的对象:NSRunLoop 和 CFRunLoopRef。

    CFRunLoopRef 是在 CoreFoundation 框架内的,它提供了纯 C 函数的 API,所有这些 API 都是线程安全的。

    NSRunLoop 是基于 CFRunLoopRef 的封装,提供了面向对象的 API,但是这些 API 不是线程安全的。

    CFRunLoopRef 的代码是开源的,你可以在这里 http://opensource.apple.com/tarballs/CF/CF-855.17.tar.gz 下载到整个 CoreFoundation 的源码。为了方便跟踪和查看,你可以新建一个 Xcode 工程,把这堆源码拖进去看。RunLoop 与线程的关系

    首先,iOS 开发中能遇到两个线程对象: pthread_t 和 NSThread。过去苹果有份文档标明了 NSThread 只是 pthread_t 的封装,但那份文档已经失效了,现在它们也有可能都是直接包装自最底层的 mach thread。苹果并没有提供这两个对象相互转换的接口,但不管怎么样,可以肯定的是 pthread_t 和 NSThread 是一一对应的。比如,你可以通过 pthread_main_np() 或 [NSThread mainThread] 来获取主线程;也可以通过 pthread_self() 或 [NSThread currentThread] 来获取当前线程。CFRunLoop 是基于 pthread 来管理的。

    苹果不允许直接创建 RunLoop,它只提供了两个自动获取的函数:CFRunLoopGetMain() 和 CFRunLoopGetCurrent()。 这两个函数内部的逻辑大概是下面这样:


    /// 全局的Dictionary,key 是 pthread_t, value 是 CFRunLoopRef

    static CFMutableDictionaryRef loopsDic;

    /// 访问 loopsDic 时的锁

    static CFSpinLock_t loopsLock;

    /// 获取一个 pthread 对应的 RunLoop。

    CFRunLoopRef _CFRunLoopGet(pthread_t thread) {

    OSSpinLockLock(&loopsLock);

    if (!loopsDic) {

    // 第一次进入时,初始化全局Dic,并先为主线程创建一个 RunLoop。

    loopsDic = CFDictionaryCreateMutable();

    CFRunLoopRef mainLoop = _CFRunLoopCreate();

    CFDictionarySetValue(loopsDic, pthread_main_thread_np(), mainLoop);

    }

    /// 直接从 Dictionary 里获取。

    CFRunLoopRef loop = CFDictionaryGetValue(loopsDic, thread));

    if (!loop) {

    /// 取不到时,创建一个

    loop = _CFRunLoopCreate();

    CFDictionarySetValue(loopsDic, thread, loop);

    /// 注册一个回调,当线程销毁时,顺便也销毁其对应的 RunLoop。

    _CFSetTSD(..., thread, loop, __CFFinalizeRunLoop);

    }

    OSSpinLockUnLock(&loopsLock);

    return loop;

    }

    CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain() {

    return _CFRunLoopGet(pthread_main_thread_np());

    }

    CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent() {

    return _CFRunLoopGet(pthread_self());

    }


    从上面的代码可以看出,线程和 RunLoop 之间是一一对应的,其关系是保存在一个全局的 Dictionary 里。线程刚创建时并没有 RunLoop,如果你不主动获取,那它一直都不会有。RunLoop 的创建是发生在第一次获取时,RunLoop 的销毁是发生在线程结束时。你只能在一个线程的内部获取其 RunLoop(主线程除外)。


    RunLoop 对外的接口

    在 CoreFoundation 里面关于 RunLoop 有5个类:

    CFRunLoopRef

    CFRunLoopModeRef

    CFRunLoopSourceRef

    CFRunLoopTimerRef

    CFRunLoopObserverRef

    其中 CFRunLoopModeRef 类并没有对外暴露,只是通过 CFRunLoopRef 的接口进行了封装


    一个 RunLoop 包含若干个 Mode,每个 Mode 又包含若干个 Source/Timer/Observer。每次调用 RunLoop 的主函数时,只能指定其中一个 Mode,这个Mode被称作 CurrentMode。如果需要切换 Mode,只能退出 Loop,再重新指定一个 Mode 进入。这样做主要是为了分隔开不同组的 Source/Timer/Observer,让其互不影响。

    CFRunLoopSourceRef 是事件产生的地方。Source有两个版本:Source0 和 Source1。

    Source0 只包含了一个回调(函数指针),它并不能主动触发事件。使用时,你需要先调用 CFRunLoopSourceSignal(source),将这个 Source 标记为待处理,然后手动调用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 来唤醒 RunLoop,让其处理这个事件。

    Source1 包含了一个 mach_port 和一个回调(函数指针),被用于通过内核和其他线程相互发送消息。这种 Source 能主动唤醒 RunLoop 的线程,其原理在下面会讲到。

    CFRunLoopTimerRef 是基于时间的触发器,它和 NSTimer 是toll-free bridged 的,可以混用。其包含一个时间长度和一个回调(函数指针)。当其加入到 RunLoop 时,RunLoop会注册对应的时间点,当时间点到时,RunLoop会被唤醒以执行那个回调。

    CFRunLoopObserverRef 是观察者,每个 Observer 都包含了一个回调(函数指针),当 RunLoop 的状态发生变化时,观察者就能通过回调接受到这个变化。可以观测的时间点有以下几个:

    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

    };

    上面的 Source/Timer/Observer 被统称为 mode item,一个 item 可以被同时加入多个 mode。但一个 item 被重复加入同一个 mode 时是不会有效果的。如果一个 mode 中一个 item 都没有,则 RunLoop 会直接退出,不进入循环。


    RunLoop 的 Mode

    CFRunLoopMode 和 CFRunLoop 的结构大致如下:

    struct __CFRunLoopMode {

    CFStringRef _name;            // Mode Name, 例如 @"kCFRunLoopDefaultMode"

    CFMutableSetRef _sources0;    // Set

    CFMutableSetRef _sources1;    // Set

    CFMutableArrayRef _observers; // Array

    CFMutableArrayRef _timers;    // Array

    ...

    };

    struct __CFRunLoop {

    CFMutableSetRef _commonModes;    // Set

    CFMutableSetRef _commonModeItems; // Set

    CFRunLoopModeRef _currentMode;    // Current Runloop Mode

    CFMutableSetRef _modes;          // Set

    ...

    };


    这里有个概念叫 "CommonModes":一个 Mode 可以将自己标记为"Common"属性(通过将其 ModeName 添加到 RunLoop 的 "commonModes" 中)。每当 RunLoop 的内容发生变化时,RunLoop 都会自动将 _commonModeItems 里的 Source/Observer/Timer 同步到具有 "Common" 标记的所有Mode里。

    应用场景举例:主线程的 RunLoop 里有两个预置的 Mode:kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode。这两个 Mode 都已经被标记为"Common"属性。DefaultMode 是 App 平时所处的状态,TrackingRunLoopMode 是追踪 ScrollView 滑动时的状态。当你创建一个 Timer 并加到 DefaultMode 时,Timer 会得到重复回调,但此时滑动一个TableView时,RunLoop 会将 mode 切换为 TrackingRunLoopMode,这时 Timer 就不会被回调,并且也不会影响到滑动操作。

    有时你需要一个 Timer,在两个 Mode 中都能得到回调,一种办法就是将这个 Timer 分别加入这两个 Mode。还有一种方式,就是将 Timer 加入到顶层的 RunLoop 的 "commonModeItems" 中。"commonModeItems" 被 RunLoop 自动更新到所有具有"Common"属性的 Mode 里去。

    CFRunLoop对外暴露的管理 Mode 接口只有下面2个:

    CFRunLoopAddCommonMode(CFRunLoopRef runloop, CFStringRef modeName);

    CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, ...);

    Mode 暴露的管理 mode item 的接口有下面几个:


    CFRunLoopAddSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFStringRef modeName);

    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFStringRef modeName);

    CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFStringRef mode);

    CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFStringRef modeName);

    CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFStringRef modeName);

    CFRunLoopRemoveTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFStringRef mode);


    你只能通过 mode name 来操作内部的 mode,当你传入一个新的 mode name 但 RunLoop 内部没有对应 mode 时,RunLoop会自动帮你创建对应的 CFRunLoopModeRef。对于一个 RunLoop 来说,其内部的 mode 只能增加不能删除。

    苹果公开提供的 Mode 有两个:kCFRunLoopDefaultMode (NSDefaultRunLoopMode) 和 UITrackingRunLoopMode,你可以用这两个 Mode Name 来操作其对应的 Mode。

    同时苹果还提供了一个操作 Common 标记的字符串:kCFRunLoopCommonModes (NSRunLoopCommonModes),你可以用这个字符串来操作 Common Items,或标记一个 Mode 为 "Common"。使用时注意区分这个字符串和其他 mode name。


    /// 用DefaultMode启动

    void CFRunLoopRun(void) {

    CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);

    }

    /// 用指定的Mode启动,允许设置RunLoop超时时间

    int CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle) {

    return CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), modeName, seconds, returnAfterSourceHandled);

    }

    /// RunLoop的实现

    int CFRunLoopRunSpecific(runloop, modeName, seconds, stopAfterHandle) {

    /// 首先根据modeName找到对应mode

    CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(runloop, modeName, false);

    /// 如果mode里没有source/timer/observer, 直接返回。

    if (__CFRunLoopModeIsEmpty(currentMode)) return;

    /// 1. 通知 Observers: RunLoop 即将进入 loop。

    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopEntry);

    /// 内部函数,进入loop

    __CFRunLoopRun(runloop, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled) {

    Boolean sourceHandledThisLoop = NO;

    int retVal = 0;

    do {

    /// 2. 通知 Observers: RunLoop 即将触发 Timer 回调。

    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeTimers);

    /// 3. 通知 Observers: RunLoop 即将触发 Source0 (非port) 回调。

    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeSources);

    /// 执行被加入的block

    __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);

    /// 4. RunLoop 触发 Source0 (非port) 回调。

    sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(runloop, currentMode, stopAfterHandle);

    /// 执行被加入的block

    __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);

    /// 5. 如果有 Source1 (基于port) 处于 ready 状态,直接处理这个 Source1 然后跳转去处理消息。

    if (__Source0DidDispatchPortLastTime) {

    Boolean hasMsg = __CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg)

    if (hasMsg) goto handle_msg;

    }

    /// 通知 Observers: RunLoop 的线程即将进入休眠(sleep)。

    if (!sourceHandledThisLoop) {

    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeWaiting);

    }

    /// 7. 调用 mach_msg 等待接受 mach_port 的消息。线程将进入休眠, 直到被下面某一个事件唤醒。

    /// 一个基于 port 的Source 的事件。

    /// 一个 Timer 到时间了

    /// RunLoop 自身的超时时间到了

    /// 被其他什么调用者手动唤醒

    __CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort) {

    mach_msg(msg, MACH_RCV_MSG, port); // thread wait for receive msg

    }

    /// 8. 通知 Observers: RunLoop 的线程刚刚被唤醒了。

    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopAfterWaiting);

    /// 收到消息,处理消息。

    handle_msg:

    /// 9.1 如果一个 Timer 到时间了,触发这个Timer的回调。

    if (msg_is_timer) {

    __CFRunLoopDoTimers(runloop, currentMode, mach_absolute_time())

    }

    /// 9.2 如果有dispatch到main_queue的block,执行block。

    else if (msg_is_dispatch) {

    __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);

    }


    可以看到,实际上 RunLoop 就是这样一个函数,其内部是一个 do-while 循环。当你调用 CFRunLoopRun() 时,线程就会一直停留在这个循环里;直到超时或被手动停止,该函数才会返回。


    //////////********/////////

    CFRunLoop {

    current mode = kCFRunLoopDefaultMode

    common modes = {

    UITrackingRunLoopMode

    kCFRunLoopDefaultMode

    }

    common mode items = {

    // source0 (manual)

    CFRunLoopSource {order =-1, {

    callout = _UIApplicationHandleEventQueue}}

    CFRunLoopSource {order =-1, {

    callout = PurpleEventSignalCallback }}

    CFRunLoopSource {order = 0, {

    callout = FBSSerialQueueRunLoopSourceHandler}}

    // source1 (mach port)

    CFRunLoopSource {order = 0,  {port = 17923}}

    CFRunLoopSource {order = 0,  {port = 12039}}

    CFRunLoopSource {order = 0,  {port = 16647}}

    CFRunLoopSource {order =-1, {

    callout = PurpleEventCallback}}

    CFRunLoopSource {order = 0, {port = 2407,

    callout = _ZL20notify_port_callbackP12__CFMachPortPvlS1_}}

    CFRunLoopSource {order = 0, {port = 1c03,

    callout = __IOHIDEventSystemClientAvailabilityCallback}}

    CFRunLoopSource {order = 0, {port = 1b03,

    callout = __IOHIDEventSystemClientQueueCallback}}

    CFRunLoopSource {order = 1, {port = 1903,

    callout = __IOMIGMachPortPortCallback}}

    // Ovserver

    CFRunLoopObserver {order = -2147483647, activities = 0x1, // Entry

    callout = _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler}

    CFRunLoopObserver {order = 0, activities = 0x20,          // BeforeWaiting

    callout = _UIGestureRecognizerUpdateObserver}

    CFRunLoopObserver {order = 1999000, activities = 0xa0,    // BeforeWaiting | Exit

    callout = _afterCACommitHandler}

    CFRunLoopObserver {order = 2000000, activities = 0xa0,    // BeforeWaiting | Exit

    callout = _ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv}

    CFRunLoopObserver {order = 2147483647, activities = 0xa0, // BeforeWaiting | Exit

    callout = _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler}

    // Timer

    CFRunLoopTimer {firing = No, interval = 3.1536e+09, tolerance = 0,

    next fire date = 453098071 (-4421.76019 @ 96223387169499),

    callout = _ZN2CAL14timer_callbackEP16__CFRunLoopTimerPv (QuartzCore.framework)}

    },

    modes = {

    CFRunLoopMode  {

    sources0 =  { /* same as 'common mode items' */ },

    sources1 =  { /* same as 'common mode items' */ },

    observers = { /* same as 'common mode items' */ },

    timers =    { /* same as 'common mode items' */ },

    },

    CFRunLoopMode  {

    sources0 =  { /* same as 'common mode items' */ },

    sources1 =  { /* same as 'common mode items' */ },

    observers = { /* same as 'common mode items' */ },

    timers =    { /* same as 'common mode items' */ },

    },

    CFRunLoopMode  {

    sources0 = {

    CFRunLoopSource {order = 0, {

    callout = FBSSerialQueueRunLoopSourceHandler}}

    },

    sources1 = (null),

    observers = {

    CFRunLoopObserver >{activities = 0xa0, order = 2000000,

    callout = _ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv}

    )},

    timers = (null),

    },

    CFRunLoopMode  {

    sources0 = {

    CFRunLoopSource {order = -1, {

    callout = PurpleEventSignalCallback}}

    },

    sources1 = {

    CFRunLoopSource {order = -1, {

    callout = PurpleEventCallback}}

    },

    observers = (null),

    timers = (null),

    },

    CFRunLoopMode  {

    sources0 = (null),

    sources1 = (null),

    observers = (null),

    timers = (null),

    }

    }

    }

    //////////////////**********////////////


    可以看到,系统默认注册了5个Mode:

    1. kCFRunLoopDefaultMode: App的默认 Mode,通常主线程是在这个 Mode 下运行的。

    2. UITrackingRunLoopMode: 界面跟踪 Mode,用于 ScrollView 追踪触摸滑动,保证界面滑动时不受其他 Mode 影响。

    3. UIInitializationRunLoopMode: 在刚启动 App 时第进入的第一个 Mode,启动完成后就不再使用。

    4: GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode,通常用不到。

    5: kCFRunLoopCommonModes: 这是一个占位的 Mode,没有实际作用。

    当 RunLoop 进行回调时,一般都是通过一个很长的函数调用出去 (call out), 当你在你的代码中下断点调试时,通常能在调用栈上看到这些函数。下面是这几个函数的整理版本,如果你在调用栈中看到这些长函数名,在这里查找一下就能定位到具体的调用地点了:


    {

    /// 1. 通知Observers,即将进入RunLoop

    /// 此处有Observer会创建AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPush();

    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopEntry);

    do {

    /// 2. 通知 Observers: 即将触发 Timer 回调。

    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeTimers);

    /// 3. 通知 Observers: 即将触发 Source (非基于port的,Source0) 回调。

    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeSources);

    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);

    /// 4. 触发 Source0 (非基于port的) 回调。

    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__(source0);

    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);

    /// 6. 通知Observers,即将进入休眠

    /// 此处有Observer释放并新建AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPop(); _objc_autoreleasePoolPush();

    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeWaiting);

    /// 7. sleep to wait msg.

    mach_msg() -> mach_msg_trap();

    /// 8. 通知Observers,线程被唤醒

    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopAfterWaiting);

    /// 9. 如果是被Timer唤醒的,回调Timer

    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__(timer);

    /// 9. 如果是被dispatch唤醒的,执行所有调用 dispatch_async 等方法放入main queue 的 block

    __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(dispatched_block);

    /// 9. 如果如果Runloop是被 Source1 (基于port的) 的事件唤醒了,处理这个事件

    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__(source1);

    } while (...);

    /// 10. 通知Observers,即将退出RunLoop

    /// 此处有Observer释放AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPop();

    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopExit);

    }

    AutoreleasePool


    App启动后,苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer,其回调都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。

    第一个 Observer 监视的事件是 Entry(即将进入Loop),其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。其 order 是-2147483647,优先级最高,保证创建释放池发生在其他所有回调之前。

    第二个 Observer 监视了两个事件: BeforeWaiting(准备进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池;Exit(即将退出Loop) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池。这个 Observer 的 order 是 2147483647,优先级最低,保证其释放池子发生在其他所有回调之后。

    在主线程执行的代码,通常是写在诸如事件回调、Timer回调内的。这些回调会被 RunLoop 创建好的 AutoreleasePool 环绕着,所以不会出现内存泄漏,开发者也不必显示创建 Pool 了。

    关于GCD

    实际上 RunLoop 底层也会用到 GCD 的东西,比如 RunLoop 是用 dispatch_source_t 实现的 Timer。但同时 GCD 提供的某些接口也用到了 RunLoop, 例如 dispatch_async()。

    当调用 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block) 时,libDispatch 会向主线程的 RunLoop 发送消息,RunLoop会被唤醒,并从消息中取得这个 block,并在回调 __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__() 里执行这个 block。但这个逻辑仅限于 dispatch 到主线程,dispatch 到其他线程仍然是由 libDispatch 处理的。

    关于网络请求

    iOS 中,关于网络请求的接口自下至上有如下几层:

    CFSocket

    CFNetwork      ->ASIHttpRequest

    NSURLConnection ->AFNetworking

    NSURLSession    ->AFNetworking2, Alamofire

    CFSocket 是最底层的接口,只负责 socket 通信。

    CFNetwork 是基于 CFSocket 等接口的上层封装,ASIHttpRequest 工作于这一层。

    NSURLConnection 是基于 CFNetwork 的更高层的封装,提供面向对象的接口,AFNetworking 工作于这一层。

    NSURLSession 是 iOS7 中新增的接口,表面上是和 NSURLConnection 并列的,但底层仍然用到了 NSURLConnection 的部分功能 (比如 com.apple.NSURLConnectionLoader 线程),AFNetworking2 和 Alamofire 工作于这一层。

    下面主要介绍下 NSURLConnection 的工作过程。

    通常使用 NSURLConnection 时,你会传入一个 Delegate,当调用了 [connection start] 后,这个 Delegate 就会不停收到事件回调。实际上,start 这个函数的内部会会获取 CurrentRunLoop,然后在其中的 DefaultMode 添加了4个 Source0 (即需要手动触发的Source)。CFMultiplexerSource 是负责各种 Delegate 回调的,CFHTTPCookieStorage 是处理各种 Cookie 的。

    当开始网络传输时,我们可以看到 NSURLConnection 创建了两个新线程:com.apple.NSURLConnectionLoader 和 com.apple.CFSocket.private。其中 CFSocket 线程是处理底层 socket 连接的。NSURLConnectionLoader 这个线程内部会使用 RunLoop 来接收底层 socket 的事件,并通过之前添加的 Source0 通知到上层的 Delegate。

    NSURLConnectionLoader 中的 RunLoop 通过一些基于 mach port 的 Source 接收来自底层 CFSocket 的通知。当收到通知后,其会在合适的时机向 CFMultiplexerSource 等 Source0 发送通知,同时唤醒 Delegate 线程的 RunLoop 来让其处理这些通知。CFMultiplexerSource 会在 Delegate 线程的 RunLoop 对 Delegate 执行实际的回调。

    + (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {

    @autoreleasepool {

    [[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];

    NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];

    [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

    [runLoop run];

    }

    }

    AFNetworking

    AFURLConnectionOperation 这个类是基于 NSURLConnection 构建的,其希望能在后台线程接收 Delegate 回调。为此 AFNetworking 单独创建了一个线程,并在这个线程中启动了一个 RunLoop:

    + (NSThread *)networkRequestThread {

    static NSThread *_networkRequestThread = nil;

    static dispatch_once_t oncePredicate;

    dispatch_once(&oncePredicate, ^{

    _networkRequestThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:) object:nil];

    [_networkRequestThread start];

    });

    return _networkRequestThread;

    }

    RunLoop 启动前内部必须要有至少一个 Timer/Observer/Source,所以 AFNetworking 在 [runLoop run] 之前先创建了一个新的 NSMachPort 添加进去了。通常情况下,调用者需要持有这个 NSMachPort (mach_port) 并在外部线程通过这个 port 发送消息到 loop 内;但此处添加 port 只是为了让 RunLoop 不至于退出,并没有用于实际的发送消息。


    - (void)start {

    [self.lock lock];

    if ([self isCancelled]) {

    [self performSelector:@selector(cancelConnection) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];

    } else if ([self isReady]) {

    self.state = AFOperationExecutingState;

    [self performSelector:@selector(operationDidStart) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];

    }

    [self.lock unlock];

    }


    当需要这个后台线程执行任务时,AFNetworking 通过调用 [NSObject performSelector:onThread:..] 将这个任务扔到了后台线程的 RunLoop 中。

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