runloop的使用

?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?参考文章：深入理解RunLoopiOS刨根问底-深入理解RunLoopRunLoop的作用？保持程序运行。一般来说一个线程一次只能执行一次任务，执行完成后线程会退出。RunLoop能够保证线程执行完任务后不退出。处理App的各种事件（触摸事件、timer事件、seletor事件等）节省CPU资源，提高程序性能。线程休眠时不占用cpu资源，等待唤醒执行任务哪些可以唤醒runloop？Source当调用dispatch_async(dispatch_get_main_queue(),block)时Timer外表手动唤醒Runloop对象？Fundation框架NSRunLoop（基于CFRunloopRef的封装，面向对象的API，线程不安全）CoreFundationCFRunLoopRef，纯C函数的API，线程安全CFRunLoopRef 的代码是开源的，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。获取RunLoop对象苹果不允许直接创建RunLoop对象，但是提供了函数获取。RunLoop对象通过懒加载获取Fundation[NSRunloop currentRunLoop]  // 获取当前线程的RunLoop对象[NSRunloop mainRunLoop] // 获取主线程的RunLoop对象CoreFundationCFRunLoopGetCurrent(); // 获取当前线程的RunLoop对象CFRunLoopGetMain(); // 获取主线程的RunLoop对象RunLoop和线程的关系1.每一条线程都有唯一的一个与之对象的RunLoop对象2.主线程的RunLoop在启动的时候程序自动创建，子线程的RunLoop不会自动创建。3.Runloop在第一次获取时创建（懒加载），在线程结束时销毁RunLoop源码： CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t){     if(pthread_equal(t,kNilPthreadT)){ t = pthread_main_thread_np();     } // 创建主线程中的runloop对象 //__CFRunLoops 全局的Dictionary对象，key时p_thread，value是CFRunLoopRef。保存线程和Runloop，维护线程和Runloop的一一对应关系     __CFSpinLock(&loopsLock);     if(!__CFRunLoops){ // 第一次进入时创建__CFRunLoops，并且为主线程创建一个RunLoop对象         __CFSpinUnlock(&loopsLock); CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault,0,NULL,&kCFTypeDictionaryValueCallBacks); CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np()); CFDictionarySetValue(dict,pthreadPointer(pthread_main_thread_np()),mainLoop); if(!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL,dict,(void * volatile *)&__CFRunLoops)){     CFRelease(dict); } CFRelease(mainLoop);         __CFSpinLock(&loopsLock);     }     // 从全局的Dictio中获取runloop      CFRunLoopRef loop =(CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops,pthreadPointer(t));     __CFSpinUnlock(&loopsLock);     if(!loop){ CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);         __CFSpinLock(&loopsLock); loop =(CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops,pthreadPointer(t)); if(!loop){     CFDictionarySetValue(__CFRunLoops,pthreadPointer(t),newLoop);     loop = newLoop; }         // don't release run loops inside the loopsLock,because CFRunLoopDeallocate may end up taking it         __CFSpinUnlock(&loopsLock); CFRelease(newLoop);     } // 注册一个回调，当线程销毁时，销毁RunLoop   if(pthread_equal(t,pthread_self())){         _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop,(void *)loop,NULL);         if(0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)){             _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr,(void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-1),(void(*)(void *))__CFFinalizeRunLoop);         }     }     return loop; } 从上面的代码中可以看出，线程和RunLoop对象时一一对应的关系，对应关系保存在一个Dictionary中。所以我们在子线程中使用[NSRunloop currentRunLoop]获取RunLoop对象时，如果Dictionary中没有，则会去创建一个，并保存在Dictionary中。如果不获取RunLoop对象则不会去创建。RunLoop的销毁是发生在线程结束时。RunLoop相关的类Core Fundation中RunLoop相关的类有5个 CFRunLoopRef：RunLoop对象 CFRunLoopModeRef：RunLoop所在的运行模式 CFRunLoopSourceRef：事件源 CFRunLoopTimerRef：定时器 CFRunLoopObserverRef：观察者 CFRunLoopModeRef CFRunLoopModeRefCFRunLoopModeRef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 一个RunLoop包含若干个Mode，一个Mode中又包含若干个Source/Timer/Observer。每次调用RunLoop的主函数时，只能指定一个Mode，这个Mode就是CurrentMode。如果需要切换Mode，则必须退出RunLoop，再重新指定一个Mode进入。这样做是为了分隔开不同组中的Source/Timer/Observer，让其互不影响。CFRunLoopSourceRefCFRunLoopSourceRef是事件产生的地方。Source有两个版本：Source0和Source1Source0只包含一个回调（函数指针），它并不会主动触发事件。使用时，需要先调用CFRunLoopSourceSignal(source)，将这个soucre标记为待处理，然后手动调用CFRunLoopSourceWakeUp(runloop)来唤醒RunLoop，让其处理这个事件。（点击按钮、点击屏幕）Source1包含一个mach_port和一个回调（函数指针），被用于用过内核和其他线程相互发送消息。这种Source能注定唤醒RunLoop的线程。硬件事件(触摸/锁屏/摇晃等)CFRunLoopTimerRefCFRunLoopTimerRef是基于时间的触发器，他和NSTimer时toll-free bridged的，可以混用。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。CFRunLoopObserverRefCFRunLoopObserverRef是观察者，每一个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收到这个变化。可以观测的点有一下几个： 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可以被加入多个mode中。单一个item被重复加入同一个mode时没有效果的。如果mode中一个item都没有，则RunLoop会直接退出，不进入循环。RunLoop的ModeCFRunLoop和CFRunLoopMode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（通过将其的ModeName添加到RunLoop的“CommonModes”中）。每当RunLoop的内容发生变化的时候都会自动将_commonModeItems里的Source/Observer/Timer同步到具有“Common”标记的所有Mode中。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Model的接口只有下面两个：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);RunLoop的内部逻辑 /// 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);             }              /// 9.3 如果一个 Source1 (基于port) 发出事件了，处理这个事件             else {                 CFRunLoopSourceRef source1 = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(runloop, currentMode, livePort);                 sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(runloop, currentMode, source1, msg);                 if (sourceHandledThisLoop) {                     mach_msg(reply, MACH_SEND_MSG, reply);                 }             }             /// 执行加入到Loop的block             __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);             if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {                 /// 进入loop时参数说处理完事件就返回。                 retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;             } else if (timeout) {                 /// 超出传入参数标记的超时时间了                 retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;             } else if (__CFRunLoopIsStopped(runloop)) {                 /// 被外部调用者强制停止了                 retVal = kCFRunLoopRunStopped;             } else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(runloop, currentMode)) {                 /// source/timer/observer一个都没有了                 retVal = kCFRunLoopRunFinished;             }             /// 如果没超时，mode里没空，loop也没被停止，那继续loop。         } while (retVal == 0);     }     /// 10. 通知 Observers: RunLoop 即将退出。     __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit); } RunLoop的使用AutoreleasePool即将进入Runloop的时候创建AutoreleasePool。RunLoop即将进入休眠的时候释放并创建新的Runloop。即将退出Runloop的时候释放自动释放池。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。事件响应苹果注册了一个Source1（基于mach_port的）用来接收系统事件手势识别苹果注册了一个Observer监测BeforeWaiting(Loop即将进入休眠)事件，这个Observer的回调函数是_UIGestureRecognizerUpdateObserver()，其内部会获取所有刚被标记为待处理的GestureRecognizer，并执行GestureRecognizer的回调。界面更新当在操作UI时，比如改变了Frame、更新了UIView/CALayer的层次时，或者手动调用了UIView/CALayer的setNeedsLayout/setNeedsDisplay方法后，这个UIView/CALayer就被标记为待处理，并被提交到一个全局的容器去。苹果注册了一个Observer监听BeforeWaiting(即将进入休眠)和Exit(即将退出Loop)事件，回调去执行一个函数。这个函数会遍历所有待处理的UIView/UILayer以执行实际的绘制和调整，并更新UI定时器NSTimer其实就是CFRunLoopTimerRef，他们之间是toll-free bridged的。一个NSTimer注册到RunLoop后，RunLoop会为其重复的时间点注册好事件。例如10:00,10:10,10:20这几个时间点。RunLoop为了节省资源，并不会在非常准确的时间点回调这个Timer。Timer有个属性叫做Tolerance(宽容度)，标示了当时间点到后，容许有多少最大误差。如果某个时间点被错过了，例如执行了一个很长的任务，则那个时间点的回调也会跳过去，不会延后执行。就比如等公交，如果10:10时我忙着玩手机错过了那个点的公交，那我只能等10:20这一趟了。CADisplayLink是一个和屏幕刷新率一致的定时器（但实际实现原理更复杂，和NSTimer并不一样，其内部实际是操作了一个Source）。如果在两次屏幕刷新之间执行了一个长任务，那其中就会有一帧被跳过去（和NSTimer相似），造成界面卡顿的感觉。在快速滑动TableView时，即使一帧的卡顿也会让用户有所察觉。Facebook开源的AsyncDisplayLink就是为了解决界面卡顿的问题，其内部也用到了RunLoop。PerformSelector当调用NSObject的performSelecter:afterDelay:后，实际上其内部会创建一个Timer并添加到当前线程的RunLoop中。所以如果当前线程没有RunLoop，则这个方法会失效。当调用performSelector:onThread:时，实际上其会创建一个Timer加到对应的线程去，同样的，如果对应线程没有RunLoop该方法也会失效。GCD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。