读 Run Loops Document 笔记

下面主要是对Run Loops官方文档的翻译及总结。

定义

run loop 是一个事件处理的循环，负责对工作进行调度，同时协调接收即将到来的任务。他的目的是确保线程在有任务的时候立即工作，没有任务的时候就歇着。
run loop 的管理不是完全自动的，你可以通过代码去运行线程的run loop，让他去处理特定的任务。包括主线程在内的所有线程，都不需要自己去创建run loop，他们本身内部就有runloop对象，只不过主线程中的runloop是在程序启动的时候就自动运行起来了，而主线程外的其他线程的runloop 需要用户自己去run。

剖析

run loop 就像它的名字一样，它是一个在线程内部的循环，用来运行那些负责处理即将进入线程的事件的程序。
run loop接收来自于两种类型数据源的事件；一种是Input source，负责传递异步事件，主要来自其他线程或者其他的应用程序；另外一种是Timer source 负责传递同步事件，主要来计划时间触发或者是重复间隔触发事件。当两种源类型的事件到达后，都用特定的程序来进行处理。

image.png

上图是run loop及其数据源的构想结构图，input source 将异步事件传递个对应的处理程序，最终调用runUntilDate:方法退出run loop，Timer将事件传递给对应的处理程序，但不会导致run loop 退出。
除了处理数据源的输入外，run loop还会为一些特性产生通知，只要注了run loop的观察者都可以接受到这些通知，并且在线程内做一些额外的工作。

• Run Loop Modes

run loop mode 是被监控的input source和 timer source的集合，也是需被run loop通知的观察者的集合。每当你运行你的run loop 的时候，你都需要间接或直接的指定一个在内部运行的mode 。在run loop 运行的过程中，只监控与当前mode相关联的source，也只接受关联source传递的事件。而与其他mode相关联的source及传递的事件，只能等待到对应的mode才能被处理，因此你可以通过mode来过滤出不需要的数据源传递的事件。
系统默认提供了几种mode，你也可以自定义mode，当你自定义mode时，一定要在mode内添加一个或多个的 input source或者timer source 或者观察者以确保该mode有用。

• 系统预定义mode

  • 1：NSDefaultRunLoopMode 默认mode，多数情况下run loop在这种mode下运行。

  • 2：NSConnectionReplyMode

  • 3：NSModalPanelRunLoopMode

  • 4：NSEventTrackingRunLoopMode 页面的滑动等运行在这用mode下

  • 5： NSRunLoopCommonModes 这是一个可配置的通用mode组，将input source 和这个mode相关联，同时也会与组内的其他mode相关联，在Cocoa applications中，这个组中默认包括default, modal, event tracking modes，你也可以通过CFRunLoopAddCommonMode(::)方法将自定义的mode加入到这个组中。

• input source

  input source 以异步方式传递事件给线程。而基于input source 的事件源主要分为两类： Port-based input sources：监控你应用程序的Match端口；Custom input sources：监控自定义的事件源。他们两个对于系统来说没有任何差别，唯一的差别是是如何发出信号，Port-based是由系统的内核自动发出信号，Custom input 需要从其他线程手动的发送信号。

  当你创建一个input source 的时候，你可将他分配给你的run loop 的一个或多个mode，mode会随时影响到哪个input source被监控，如果你的input source 没有在当前被监控的mode中，那么事件需要等到runloop 执行对应的mode时才会被执行（这就是如果你将轮播图的定时器加入在default mode中后，如果滑动页面时，轮播图不会动的原因，滑动页面时当前runloop运行的是track mode，解决办法是将定时器加入到common mode中，或者将定时器加入到新的线程，并且run该线程的runloop）。

• Port-Based Sources、Custom Input Sources
  详见
  Configuring a Port-Based Input Source.
  Defining a Custom Input Source
  除上面外，系统定义了一个custom source 允许用户调用，Cocoa Perform Selector Sources，就是performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:
  等方法

• Timer source

Timer source 是预先设置好的，在未来的某个时间向线程传递同步事件，是一种线程提醒自己做某事的方式。
Timer source 的产生虽然是基于时间的通知，但是他并不是实时的，和input source一样，它也需要和runloop的具体mode相关联。如果与之关联的mode没有被监控，那么timer将拥有不被触发。
详见Configuring Timer Sources

• Run Loop Observers

和需要适当的同步或异步事件来触发的事件源不同，Run Loop Observers是由runloop自己在运行到对应的的位置的时去候触发的。用户可以由此根据不同的时机去做一些相应的处理。主要的可以关联的属性如下：

• 进入runloop
• runloop即将处理timer
• runloop即将处理input source
• runloop即将进入睡眠
• runloop被唤醒，在处理唤醒事件前
• 从runloop中退出
  详细创建Configuring the Run Loop.

• The Run Loop Sequence of Events

每次运行runloop它处理待处理事件的整个过程如下：

• 1.通知已经进入runloop
• 2.通知即将处理准备好的timer
• 3.通知即将处理所有非port based 的input source事件
• 4.处理那些待处理的非port based 的input source事件
• 5.如果有在等待的基于port based 的input source事件则立即去处理，然后到第9步骤
• 6.通知runloop即将进入睡眠
• 7.保持睡眠状态，直到发生任何一个如下事件：
  • 有机遇port based 的input source事件到达
  • fire一个timer
  • 为runloop设置的超时值到期
  • runloop被明确唤醒
• 8.通知线程被唤醒
• 9. 处理待处理的事件
  • 如果用户定义的timer被触发，处理timer事件，重启runloop，跳到第2步骤
  • 如果input source 被触发，则传递事件
  • 如果runloop是被明确唤醒的且还没有超时，则重新运行runloop，跳转到第2步骤

When Would You Use a Run Loop?

主线程的runloop是在整个应用开始运行的时候，由系统自动启动的，所以需要用户手动启动的只有其他的辅助线程，而在辅助线程中也要根据情况去考虑，是否有启动runloop的必要，runloop的预期是你需要和线程有更多的交互。
如果在下面的任意情况之一，那么就需要去启动runloop：

• 通过port或者custom input source 和其他线程进行交流
• 在线程内应用timer
• 应用任何的 performSelector..方法
• 保持线程以执行定期任务

Using Run Loop Objects

• 获得runloop对象

  //获得当前线程的runloop对象
  NSRunLoop *runloop = [NSRunLoop currentRunLoop];

• 配置runloop

当你运行runloop前一定要先像其中加入至少一个input source 或者 timer，否则的话只要一运行，runloop就会停止。除了source 外，你也可以向其注册观察者，用 CFRunLoopObserverRef和`CFRunLoopAddObserver方法去创建与添加。
下面的代码展示了添加观察者的过程

  
void myfunc() {
    NSLog(@"回调");
};

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    NSRunLoop *runloop = [NSRunLoop currentRunLoop];
    
    CFRunLoopObserverContext  context = {0, (__bridge void *)(self), NULL, NULL, NULL};
    CFRunLoopObserverRef    observer = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, &myfunc, &context);
 
    if (observer)
    {
        CFRunLoopRef    cfLoop = [runloop getCFRunLoop];
        CFRunLoopAddObserver(cfLoop, observer, kCFRunLoopDefaultMode);
    }

    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self
                                   selector:@selector(doFireTimer) userInfo:nil repeats:YES];
   
    NSInteger    loopCount = 10;
    do
    {
        // Run the run loop 10 times to let the timer fire.
        [runloop runUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:1]];
        loopCount--;
    }
    while (loopCount);
}

- (void)doFireTimer {
    NSLog(@"timer fun");
}

为长期存在的线程配置runloop时，最好至少添加一个input source来接收消息。 虽然您可以附加一个定时器进入运行循环，但一旦定时器触发，它通常会失效，这会导致运行循环退出。 附加重复计时器可以使运行循环运行更长的时间，但是会涉及定期触发计时器以唤醒您的线程，这实际上是另一种形式的轮询。 相比之下，input source会等待事件到来的过程中，让线程保持睡眠状态。

Configuring Run Loop Sources

• Defining a Custom Input Source
• Configuring Timer Sources
• Configuring a Port-Based Input Source
  略，详情请查看Configuring a Port-Based Input Source
  

大牛的文章从源码实现的角度介绍runloop，也可以去观摩相互印证，加深理解。