RunLoop

01基本认识

什么是RunLoop
顾名思义
运行循环
在程序运行过程中循环做一些事情
当我一启动IOS程序的时候，他内部就会创建一个RunLoop对象，循环做一些事情

• 应用范畴
  定时器（Timer）、PerformSelector
  GCD Async Main Queue
  事件响应、手势识别、界面刷新
  网络请求
  AutoreleasePool

如果没有RunLoop程序执行完main函数就会退出，
为了保证程序一直在运行之后，他就引入了RunLoop，当我们执行main函数调用UIApplicationMain的时候，就会创建RunLoop对象。
他内部大概是这个样的

 int retVal = 0;
    do {
        //睡眠中等待消息
        int message = sleep_and_wait();
        //处理消息
        retVal = process_message(message)
    } while (retVal == 0);

当执行完main之后，程序不会马上退出，而是保持运行状态
RunLoop的基本作用
保持程序的持续运行
处理App中的各种事件（比如触摸事件、定时器事件等）
节省CPU资源，提高程序性能：该做事时做事，该休息时休息

02获取RunLoop对象

IOS没有RunLoop会马上退出，执行main返回0，程序立即退出。
RunLoop有两个，一个是OC的一个是C语言的

    NSRunLoop *runloop = [NSRunLoop currentRunLoop];
    CFRunLoopRef runloopR = CFRunLoopGetCurrent();

iOS中有2套API来访问和使用RunLoop
Foundation：NSRunLoop
Core Foundation：CFRunLoopRef
NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop对象
NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC包装
CFRunLoopRef是开源的
https://opensource.apple.com/tarballs/CF/

Runloop与线程的关系
1.每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象
2. RunLoop保存在一个全局的Dictionary里，线程作为key，RunLoop作为value
3. 线程刚创建时并没有RunLoop对象，RunLoop会在第一次获取它时创建
4.RunLoop会在线程结束时销毁
5. 主线程的RunLoop已经自动获取（创建），子线程默认没有开启RunLoop

    NSLog(@"%p--%p", CFRunLoopGetCurrent(), CFRunLoopGetMain());
    0x600001e6cc00--0x600001e6cc00
    NSLog(@"%p--%p", [NSRunLoop currentRunLoop], [NSRunLoop mainRunLoop]);
 0x600000660000--0x600000660000

打印结果不一样是因为NSRunLoop是对CFRunLoop的包装，他里面存放着CFRunLoop，一个线程对应唯一一个runloop
通过查看源码，我们可以看出当我们执行CFRunLoopGetCurrent-> CFRunLoopGet0->里面有个CFGetDictionaryValue取RunLoop，根据一个thread的key，如果一开始runloop对象不存在，他就创建一个runloop，然后把它添加到字典之中

03CFRunLoopModeRef

如果要寻做一些事，仅仅有这个RunLoop对象是不行，他还要以来其他的对象

Core Foundation中关于RunLoop的5个类
CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef

CFRunLoop的结构

CFRunLoop

可以看出，他和线程是一一对应的关系，他有一个集合存放着他的mode，这里面只有一个mode是currentMode，
mode的结构

mode

source0和source1里面装的CFRunLoopSourceRef这种对象
observers里面装的是CFRunLoopObserverRef这种对象

内存结构

• CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式
• 一个RunLoop包含若干个Mode，每个Mode又包含若干个Source0/Source1/Timer/Observer
• RunLoop启动时只能选择其中一个Mode，作为currentMode
• 如果需要切换Mode，只能退出当前Loop，再重新选择一个Mode进入
• 不同组的Source0/Source1/Timer/Observer能分隔开来，互不影响
• 如果Mode里没有任何Source0/Source1/Timer/Observer，RunLoop会立马退出
• 常见的2种Mode
  kCFRunLoopDefaultMode（NSDefaultRunLoopMode）：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
  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

04CFRunLoopModeRef的成员

通过控制台bt可以打印函数调用栈

 Source0
    触摸事件处理
    performSelector:onThread:
    
    Source1
    基于Port的线程间通信
    系统事件捕捉,比如点击屏幕产生的事件就是他捕捉到的，然后再交给source0处理
    
    Timers
    NSTimer
    performSelector:withObject:afterDelay:
    
    Observers
    用于监听RunLoop的状态
    UI刷新（BeforeWaiting），当前听器间听到runloop要睡觉了，他就会进行一次UI页面刷新
比如设置颜色，当你值完代码，他先保留住，一旦监听到睡觉，就是刷新
    Autorelease pool（BeforeWaiting）//他在什么时候释放对象，一旦监听到要睡觉了，就清理一下自动释放的对象

05CFRunLoopObserverRef

Observer

CFRunLoopObserverRef

监听runloop的状态Observer，没有OC的API我们只能通过CF的函数形式添加Observer
手动创建一个Observer监听runloop的状态

void observerCall(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info)
{
    typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
        kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),
        kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
        kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
        kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),
        kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
        kCFRunLoopExit = (1UL << 7),
        kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
    };
    //监听状态
    switch (activity) {
        case kCFRunLoopEntry:
            NSLog(@"kCFRunLoopEntry");
            break;
            
        case kCFRunLoopBeforeTimers:
            NSLog(@"kCFRunLoopBeforeTimers");
                
            break;

        case kCFRunLoopBeforeSources:
            NSLog(@"kCFRunLoopBeforeSources");
            break;

        case kCFRunLoopBeforeWaiting:
            NSLog(@"kCFRunLoopBeforeWaiting");
            break;

        case kCFRunLoopExit:
            NSLog(@"kCFRunLoopExit");
            break;
        default:
            break;
    }
}
- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    //创建一个observer
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, observerCall, NULL);
    //添加一个observer
    //kCFRunLoopCommonModes
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
    CFRelease(observer);
    
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    NSLog(@"------");
}

监听模式的改变，可以拖一个scrollView拖动一下改变的runloop的mode

  //监听状态
    switch (activity) {
        case kCFRunLoopEntry:
            NSLog(@"kCFRunLoopEntry---%@",CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopGetCurrent()));
            break;
        case kCFRunLoopExit:
            NSLog(@"kCFRunLoopExit---%@", CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopGetCurrent()));
            break;
        default:
            break;
    }
//log
 kCFRunLoopExit---kCFRunLoopDefaultMode
2020-10-26 21:56:57.104392+0800 RuntimeIsa[1573:89315] kCFRunLoopEntry---UITrackingRunLoopMode
2020-10-26 21:56:57.315033+0800 RuntimeIsa[1573:89315] kCFRunLoopExit---UITrackingRunLoopMode
2020-10-26 21:56:57.315199+0800 RuntimeIsa[1573:89315] kCFRunLoopEntry---kCFRunLoopDefaultMode

06答疑

循环做把mode里面source拿出来处理，
source里面的东西是不固定的

07执行流程图

在IOS我们表面上能看到的Runloop就是applicationMain
要想看到他具体做了什么事情，就要分析源码，但是源码太过于抽象，纯c。可以先看下总结图片。他大概就是不断的切换mode，然后处理不同模式喜爱的source0 ，source1，timer等
handleport就是source1 可能是别的线程发过来的信息

Runloop工作流程
运行逻辑

08-源码分析

通过打断点，在控制台输入bt指令，来打印省略的步骤可以查看到他调用了一个CFRunLoopSpecific的函数->CFRunloopRun这个函数里面就是他在做的处理，就是一个do-while循环

__CFRunLoopRef  rl,  CFRunLoopModeRef rum
int32_t retVal = 0;

do
{
    //通知Obervers，即将处理Timers
__CFRunLoopDoObservers(rl,rlm,kCFRunLoopBeforeTimers);
    //通知Obervers，即将处理Sources
__CFRunLoopDoObservers(rl,rlm,kCFRunLoopBeforeSources);  
//处理Blocks
__CFRunLoppDoBlocks(rl,rlm)

//处理source0
if (__CFRunloopDoSource0(rl,rlm,stopAfterHandle))
{
//处理block；
}

}while(0 == retVal);

//判断有无source1，如果有就跳到，handle_msg

//通知observer即将进入休眠
__CFRunLoopDoObservers(rl,rlm,kCFRunLoopBeforeSleeping);
__CFRunLoopSetSleeping(rl);

//等待别的消息来唤醒当前线程
__CFRunLoopServiceMachPort

handle_msg:
if(被time唤醒)
{
//处理timers
}else if(被GCD唤醒)
{
//处理GCD
}else
{//被source1唤醒，
//处理source1
}
//处理block

//设置返回值

如果返回值retVal还是 == 0；
那么就会回到开头从新循环

09调用细节

我们平时所做的UI界面刷新，timer定时器的监听，自动释放池都是疣runloop来做控制的，它主要做这几件事件，1 doObservers， 2 doBlocks 3. doSource03. doSource01 4doTimers5，处理gcd 6 休眠，这些函数里面还会调用一个__CFRUNLOOP_IS_CALLING_TO开头的函数

• GCD有自己的逻辑，他很多东西不依赖RunLoop，他有一种情况会交给runloop处理

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        //处理子线程的逻辑
        
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
           //回到住线程刷新界面
        });
        
    });

01、通知Observers：进入Loop
02、通知Observers：即将处理Timers
03、通知Observers：即将处理Sources
04、处理Blocks
05、处理Source0（可能会再次处理Blocks）
06、如果存在Source1，就跳转到第8步
07、通知Observers：开始休眠（等待消息唤醒）
08、通知Observers：结束休眠（被某个消息唤醒）
01> 处理Timer
02> 处理GCD Async To Main Queue
03> 处理Source1
09、处理Blocks
10、根据前面的执行结果，决定如何操作
01> 回到第02步
02> 退出Loop
11、通知Observers：退出Loop

10-休眠的细节

开始睡觉意味着当前线程不做事情了，相当于阻塞了，这个阻塞和我们所写的while（1）（并没有休眠，线程还是在做事情）这种不一样，他是线程休息了什么代码也不执行了
通过调用mach_msg来调用内核层面的API实现线程的休眠的目的
当我们在用户态执行了mach_msg函数之后，他会进入内核态，调用内核态的mach_msg的实现，来达到休眠的目的。没消息就让线程休眠，有消息就唤醒线程。回到用户态处理消息，通过状态切换真正达到了让线程休息

状态切换

runloop是怎么响应用户的操作的？
首先它是由source1来把用户事件捕捉，点击。source1会把这个事件，包装成事件队列，放到事件队列里面去。事件队列又是在source0里面处理的

说说runloopd的几种状态
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
kCFRunLoopExit = (1UL << 7),
kCFRunLoopAllActivities =
runloop的mode作用是什么？
常见的2种Mode
kCFRunLoopDefaultMode（NSDefaultRunLoopMode）：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
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
mode可以将不同的source0/source1/t/o隔离开来。他们之间相互隔离不受影响

11NSTimer失效

runloop实际开发中的应用，
控制线程生命周期（线程保活），有时候我们不希望子线程运行完就销毁，
解决NSTimer在滑动时停止工作的问题
监控应用卡顿
性能优化

默认下的NSTimer我们一拖拽UI控件，他就会停止运行，因为我们在拖拽的时候，runloop切换了mode，定时器是在默认模式下工作的

//用这个方法创建的定时器是加到默认模式下的
    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer)
    {
        NSLog(@"%i", ++count);
    }];