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什么是runloop
运行循环，在程序运行过程中循环做一些事情
应用范畴
- 定时器（timer）performselecter
- GCD Async Main Queue
- 网络请求，
- AutoReleasePool
UIApplicationMain(argc, argv, nil, appDelegateClassName); 内部实现了runloop
@autoreleasepool {
int retVal = 0;
do {
int message = sleep_and_wait();
retVal = precess_message(message);
}while (0 == retVal)
return 0;
}
runloop的作用
- 保证程序的持续运行
- 处理app中的各种事件（比如触摸事件，定时器事件）
- 节省cpu资源，提高程序性能，该做事时做事该休息时休息
线程与runloop对象的关系
- runloop跟线程的关系：每一条线程都有唯一一个与之对应的runloop对象
- runloop保存在一个全局的dictionary里，线程作为key,runloop作为value
- 线程刚创建时并没有runloop对象，Runloop会在第一次获取他时创建（主线程的runloop是在UIApplicationMain 获取runloop的时候创建的）
- runloop会在线程结束时销毁
- 主线程的runloop已经自动获取，子线程默认没有开启runloop
runloop 懒加载 和 线程一对一的源码：
if (!loop) {
CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
__CFLock(&loopsLock);
loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
if (!loop) {
CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);
loop = newLoop;
}
与runloop相关的类
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;
};
- CFRunloopRef
- CFRunloopModeRef
- CFRunloopSourceRef
- CFRunloopTimerRef
- CFRunloopObserverRef
CFRunloopModeRef
- 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/Timers/Observers
- runloop启动时只能选择一个mode作为currentMode
- 如果需要切换mode，只能退出当前runloop（并不是代码执行完毕，而是在runloop内部切换了mode，上一个循环的内容结束而已，开始新的模式循环），再重新选择一个mode进入（好处：可以保证app专注于当前模式，不同组的source0/source1/timer/observe 能分隔开来，互不影响）
- 如果mode没有任何的source0/source1/timer/observe，runloop会立马退出
常见的两个模式
kCFRunLoopDefaultMode: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朱总触摸滑动，保证界面滑动时不受其他mode的影响
runloop一旦启动，处理的内容
Source0:
- 触摸事件
- performSelector:onThread:
Source1: - 基于port的线程通信
- 系统事件的捕捉（点击事件一开始属于source1，然后包装，给source0来处理）
Timer: - NSTimer
- performSelector:withObject:afterDelay:
Observers: - 用于监听Runloop的状态 （监听到runloop准备睡觉了，才开始刷新设置的背景颜色和自动释放池释放内存）
- UI刷新
检测runloop状态的代码
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, observeRunloopActivites, NULL);
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
CFRelease(observer);
};
// Run Loop Observer Activities
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
};
void observeRunloopActivites(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info){
switch (activity) {
default:
break;
}
}
或者
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
switch (activity) {
default:
break;
}
});
CFRelease(observer);
gcd和runloop的关系
gcd不依赖于runloop（在子线程里做事情不依赖runloop）但是gcd回到主线程做事情后，会依赖runloop
这也可以反映出：回到主线程刷新UI的原因
runloop运行逻辑
image.png
runloop的休眠跟while循环是不一样的
while的循环cpu一直在执行
而runloop的休眠是mach_msg内核层面的api实现的
image.png
这种休眠原理真正的达到节省cpu资源的能力。
timer和mode的关系
image.png
timer被添加到mode里。
timer会唤醒runloop
如果timer被设置为commonmode 则timer被放在 _commonModeItems里去了
runloop
睡觉之前 将颜色渲染出来，设置按钮的文字，点击事件的处理，清空释放池
定时器可以唤醒runloop
runLoop 源码
CoreFoundation 中关于runloop的五个类
CFRunloopRef
CFRunloopModeRef
CFRunloopSourceRef
CFRunloopTimerRef
CFRunloopObserverRef
typedef struct __CFRunloop * CFRunloopRef;
struct __CFRunloop {
pthread_t _pthread;
CFMutableSetRef _commonModes; // 存放了UITrackingRunloopMode、NSDefaultRunloopMode 模式
CFMutableSetRef _commonModeItems;
CFRunloopModeRef _currentMode; // 当前模式
CFMutableSetRef _modes; // 装着可以用的所有模式，这个包含了 _commonModes
}
typedef struct __CFRunloopMode *CFRunloopModeRef;
struct __CFRunloopMode {
CFStringRef _name;
CFMutableSetRef _source0;
CFMutableSetRef _source1;
CFMutableArrayRef _observers;
CFMutableArrayRef _timers;
}
_modes 跟 commonModes的区别：
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
}];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
解释一下：
NSDefaultRunloopMode、UITrackingRunloopMode才是真正的模式
NSRunloopCommonModes并不是一个真正的模式，它只是一个标记
NSRunLoopCommonModes 使timer能在commonModes数组中存放的模式下工作
runloop循环机制
1、通知observers进入loop ()
2、通知observers即将开始处理Timers （NSTimer, performSelector:withObject:afterDelay:）
3、通知observers开始处理Sources
4、开始处理block
5、开始处理source0 （触摸事件、performSelecter:onThread）
6、如果存在source1则执行第八步 (基于port进行线程间的通信、系统事件捕捉)
7、通知observers开始休眠（等待消息唤醒）
8、通知observers结束休眠（被某个消息唤醒）
处理timer事件
处理GCD Async To Main Queue事件
处理Source1
9、处理blocks
10、根据前面的执行结果决定怎么做
1、回到第2步
2、退出loop
11、通知observer结束loop
Observers、Source0、Source1、Timer
Observers:
用于监听runloop的状态
UI刷新（BeforeWaiting）
Autorelease Pool (BeforeWaiting)
Timer:
NSTimer
performSelector:withObject:afterDelay:
Source1:
基于port进行线程间的通信
系统事件捕捉
Source0:
触摸事件
performSelector:onThread:
runloop入口
SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) {
__CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry); // 通知observer进入runloop
result = __CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, previousMode); // 通知observer处理事情
__CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit); // 通知observer退出runloop
return result;
}
__CFRunLoopRun 实现：
CFRunloop.c
static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, CFRunLoopModeRef previousMode) {
// 通知observers 开始处理timers
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeTimers);
// 通知observers开始处理sorces
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeSources);
// 开始处理blocks
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
// 处理source0
Boolean sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle);
if (sourceHandledThisLoop) {
// 处理blocks
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
}
// 判断有无source1
if (__CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, 0, &voucherState, NULL)) {
// 如果有source1，就跳转到handle_msg
goto handle_msg;
}
// 通知observers开始休眠
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeWaiting);
__CFRunLoopSetSleeping(rl);
// 等待别的消息来唤醒当前线程
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY, &voucherState, &voucherCopy);
// mach_msg可以让线程睡觉，这是内核层面的API，和while一直循环不一样。
__CFRunLoopUnsetSleeping(rl);
// 通知observers结束休眠
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopAfterWaiting);
handle_msg:;
// 唤醒runloop
__CFRunLoopSetIgnoreWakeUps(rl);
if(rlm->_timerPort != MACH_PORT_NULL && livePort == rlm->_timerPort){ //被timer唤醒
__CFRunloopDoTimers(rl,rlm,mach_absolute_time())
}else if(livePort == dispatchPort) { //被gcd唤醒
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
}else { // 被source1唤醒
__CFRunLoopDoSource1(rl, rlm, rls) || sourceHandledThisLoop;
}
// 处理blocks
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
// 设置返回值
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;
}
return retVal;
}
runloop是如何响应用户操作的，具体流程是什么？
source1捕捉系统事件，点击屏幕事件在source1事件处理，source1吧事件包装成事件队列eventqueue，放到source0里面去处理
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