iOS RunLoop详解

    xiaoxiao2021-03-26  4

    参考资料: ibireme :http://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/ 李峰峰:http://www.imlifengfeng.com/blog/?p=487 (感谢各位大神的总结)

    一、简介

    [CFRunLoopRef源码](http://opensource.apple.com/tarballs/CF/ )

    RunLoop是一个对象,这个对象在循环中用来处理程序运行过程中出现的各种事件(比如说触摸事件、UI刷新事件、定时器事件、Selector事件),从而保持程序的持续运行;而且在没有事件处理的时候,会进入睡眠模式,从而节省CPU资源,提高程序性能。

    RunLoop的代码逻辑: 详细解释请看这里

    // 用DefaultMode启动 void CFRunLoopRun(void) { /* DOES CALLOUT */ int32_t result; do { result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false); CHECK_FOR_FORK(); } while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result); } 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。RunLoop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。

    二、RunLoop的深入分析

    1. 从程序入口main函数开始

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

    程序主线程一开始,就会一直跑,那么猜想其内部一定是开启了一个和主线程对应的RunLoop 并且可以看出函数返回的是一个int返回值的 UIApplicationMain()函数

    2. 我们继续深入UIApplicationMain函数

    UIKIT_EXTERN int UIApplicationMain (int argc, char *argv[], NSString * __nullable principalClassName, NSString * __nullable delegateClassName );

    我们发现它返回的是一个int类型的值,那么我们对main函数做一些修改: ““ int main(int argc, char * argv[]) { @autoreleasepool { NSLog(@”开始”); int re = UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class])); NSLog(@”结束”); return re; } }

    运行程序,我们发现只会打印`开`,并不会打印``结束``,这再次说明在`UIApplicationMain`函数中,开启了一个和主线程相关的`RunLoop`,导致`UIApplicationMain`不会返回,一直在运行中,也就保证了程序的持续运行。 ##3. 继续学习CFRunLoopRef >RunLoop对象包括Fundation中的NSRunLoop对象和CoreFoundation中的CFRunLoopRef对象。因为Fundation框架是基于CoreFoundation的封装,因此我们学习RunLoop还是要研究CFRunLoopRef 源码。 ###获取RunLoop对象

    //Foundation [NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的RunLoop对象 [NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的RunLoop对象 //Core Foundation CFRunLoopGetCurrent(); // 获得当前线程的RunLoop对象 CFRunLoopGetMain(); // 获得主线程的RunLoop对象

    **1. 主线程获取CFRunLoopRef源码** ``` // 创建字典 CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks); // 创建主线程 根据传入的主线程创建主线程对应的RunLoop CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np()); // 保存主线程 将主线程-key和RunLoop-Value保存到字典中 CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);

    2. 创建与子线程相关联的CFRunLoopRe源码 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()。

    // 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()); }

    3. CFRunloopRef与线程之间的关系

    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。从CFRunLoopRef源码可以看出,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)。 [NSRunLoop currentRunLoop];方法调用时,会先看一下字典里有没有存子线程相对用的RunLoop,如果有则直接返回RunLoop,如果没有则会创建一个,并将与之对应的子线程存入字典中。

    . 总结来说. CFRunloopRef与线程之间的关系

    线程在处理完自己的任务后一般会退出,为了实现线程不退出能够随时处理任务的机制被称为EventLoop,node.js 的事件处理,windows程序的消息循环,iOS、OSX的RunLoop都是这种机制。线程和RunLoop是一一对应的,关系保存在全局的字典里。 在主线程中,程序启动时,系统默认添加了有kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode两个预置Mode的RunLoop,保证程序处于等待状态,如果接收到来自触摸事件等,就会执行任务,否则处于休眠中。线程创建时并没有RunLoop,(主线程除外),RunLoop不能创建,只能主动获取才会有。RunLoop的创建是在第一次获取时,RunLoop的销毁是发生在线程结束时。只能在一个线程中获取自己和主线程的RunLoop。

    Core Foundation中关于RunLoop的5个类

    CFRunLoopRef //获得当前RunLoop和主RunLoop CFRunLoopModeRef //运行模式,只能选择一种,在不同模式中做不同的操作 CFRunLoopSourceRef //事件源,输入源 CFRunLoopTimerRef //定时器时间 CFRunLoopObserverRef //观察者

    * CFRunLoopModeRef* 详细内容请点击这里 1.简介:

    每个CFRunLoopRef 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。

    CFRunLoopModeRef 类并没有对外暴露,只是通过 CFRunLoopRef 的接口进行了封装。他们的关系如下:

    CFRunLoopRef获取Mode的接口:

    CFRunLoopAddCommonMode(CFRunLoopRef runloop, CFStringRef modeName); CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, ...);

    2.CFRunLoopMode的类型

    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 追踪触摸滑动,保证界面滑动时不受其他 Mode 影响

    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GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode,通常用不到kCFRunLoopCommonModes: 这是一个占位用的Mode,作为标记kCFRunLoopDefaultMode和UITrackingRunLoopMode用,并不是一种真正的Mode

    3.CFRunLoopMode 和 CFRunLoop 的结构

    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 ... };

    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.

    * CFRunLoopObserverRef*

    CFRunLoopObserverRef是观察者,能够监听RunLoop的状态改变。

    我们直接来看代码,给RunLoop添加监听者,监听其运行状态:

    //创建监听者 /* 第一个参数 CFAllocatorRef allocator:分配存储空间 CFAllocatorGetDefault()默认分配 第二个参数 CFOptionFlags activities:要监听的状态 kCFRunLoopAllActivities 监听所有状态 第三个参数 Boolean repeats:YES:持续监听 NO:不持续 第四个参数 CFIndex order:优先级,一般填0即可 第五个参数 :回调 两个参数observer:监听者 activity:监听的事件 */ /* 所有事件 typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) { kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), // 即将进入RunLoop 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RunLoop kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU }; */ CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) { switch (activity) { case kCFRunLoopEntry: NSLog(@"RunLoop进入"); break; case kCFRunLoopBeforeTimers: NSLog(@"RunLoop要处理Timers了"); break; case kCFRunLoopBeforeSources: NSLog(@"RunLoop要处理Sources了"); break; case kCFRunLoopBeforeWaiting: NSLog(@"RunLoop要休息了"); break; case kCFRunLoopAfterWaiting: NSLog(@"RunLoop醒来了"); break; case kCFRunLoopExit: NSLog(@"RunLoop退出了"); break; default: break; } }); // 给RunLoop添加监听者 /* 第一个参数 CFRunLoopRef rl:要监听哪个RunLoop,这里监听的是主线程的RunLoop 第二个参数 CFRunLoopObserverRef observer 监听者 第三个参数 CFStringRef mode 要监听RunLoop在哪种运行模式下的状态 */ CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode); /* CF的内存管理(Core Foundation) 凡是带有Create、Copy、Retain等字眼的函数,创建出来的对象,都需要在最后做一次release GCD本来在iOS6.0之前也是需要我们释放的,6.0之后GCD已经纳入到了ARC中,所以我们不需要管了 */ CFRelease(observer);
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