Runloop基本概念

概述：

1.概念
2.数据结构
3.事件循环机制
4.RunLoop和NSTimer的关系
5.RunLoop和多线程

1、什么是RunLoop？

RunLoop是通过内部维护的事件循环来对事件/消息进行管理的一个对象。

没有消息需要处理时休眠以避免资源占用；(用户态——>内核态)
有消息需要处理时，立刻被唤醒。(内核态——>用户态)

<1.1>.用户态和内核态

我们的应用程序一般都是运行在用户态层面上，用户态包含了开发所使用的绝大多数api。
当我们发生了系统调用，使用到一些关于操作系统以及一些底层内核相关的指令或者api的话，就触发了系统调用。

<1.2>.为什么main函数不会退出？

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

1>.UIApplicationMain里面开启了一个主线程的Runloop，Runloop可以在有事情做的时候做事，没有事情做的时候等待。通过用户态和内核态的切换，从而避免资源的占用。
2>.Runloop可以接收消息和等待以及处理消息。
3>.等待不等于死循环。

2、Runloop的数据结构

NSRunLoop（Foundation框架）是CFRunLoop（Core Foundation框架）的封装，提供了面向对象的API。

CFRunLoop
CFRunLoopMode
Source/Timer/Observer

<2.1>.CFRunLoop

pthread：线程【一一对应（Runloop和线程）】
currentMode：CFRunLoopMode
modes：NSMutableSet<CFRunLoopMode *>
commonModes：NSMutableSet<NSString *>
commonModeItems：Observer、timer、source的集合

<2.2>.CFRunLoopMode

name：字符串，如NSDefaultRunloopMode
source0
source1
timers：NSMutableArray
observers：NSMutableArray

<2.3>.CFRunloopSource

source0：需要手动唤醒线程。
source1：具备唤醒线程的能力。

<2.4>.CFRunloopTimer

和NSTimer是免费调转换（toll-free bridge）的。

<2.5>.CFRunloopObserver

观测时间点：
1.kCFRunLoopEntry：入口时机，启动的时候
2.kCFRunLoopBeforeTimers：通知观察者将要对timer进行处理了
3.kCFRunLoopBeforeSources：将要处理source事件
4.kCFRunLoopBeforeWaiting：将要进行休眠状态
5.kCFRunLoopAfterWaiting：内核态切换到用户态不久
6.kCFRunLoopExit：退出的通知

<2.6>.Runloop和mode以及内部的source、timer、observer的关系：

相互关系.jpg

<2.7>. Modes说明：
一共有5个 Mode，常用的有仨，其中一个是占位用的。5个 Mode分别是：
<1>.DefaultMode：最常用的模式，适用于大部分情况，常用于处理 UI 事件；
<2>.UITrackingMode：用于在拖动时保持界面更新；
<3>.CommonModes：允许多个模式之间共享事件源和输入源，例如同时支持滚动和触摸事件；CommonMode不是实际存在的一种Mode。是同步Source/Timer/Observer到多个Mode中的一种种技术方案。
<4>.UIInitializationMode: 在刚启动 App 时第进入的第一个 Mode，启动完成后就不再使用；
<5>.GSEventReceiveMode: 接受系统事件的内部 Mode，通常用不到。

<2.8>.CFRunloopCommonModes
CommonMode不是实际示存在的一种Mode。
是同步Source/Timer/Observer到多个Mode中的一种种技术方案。

3、事件循环的实现机制

实现逻辑.jpg

<3.1>.app从点击一个图标到启动、运行到最终退出，这个过程中系统都发生了什么？
调用main函数之后，内部会调用UIApplicationMain，启动主线程的runloop，主线程的runloop处于休眠状态，如果点击屏幕，会产生一个mach port，基于mach port会转成source1，把主线程唤醒，执行处理事件。当我们把程序杀死，就会发生一个runloop的退出，发送一个通知即将退出runloop。runloop退出之后，线程销毁掉了。

4、RunLoop和NSTimer的关系

void CFRunLoopAddTimer(runLoop, timer, commonMode)

5、RunLoop和多线程

线程是和RunLoop-一对应的。
主线程默认就有 Runloop。
子线程的 Runloop 以懒加载的形式创建。
Runloop 存储在一个全局的可变字典里，线程是 key ，Runloop 是 value。

<5.1>.怎样实现一个常驻线程？

1.为当前线程开启一个RunLoop。
2.向该RunLoop中添加一个Port/ Source等维持RunLoop的事件循环。
3.启动该RunLoop。

#import "RLObject.h"

static NSThread *thread = nil;
// 标记是否要继续事件循环
static BOOL runAlways = YES;

@implementation RLObject

+ (NSThread *)threadForDispatch {
    if (thread == nil) {
        @synchronized (self) {
            if (thread == nil) {
                // 创建线程
                thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(runRequest) object:nil];
                // 启动
                [thread start];
            }
        }
    }
    return thread;
}

+ (void)runRequest {
    // 创建一个source
    CFRunLoopSourceContext context = {0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL};
    CFRunLoopSourceRef source = CFRunLoopSourceCreate(kCFAllocatorDefault, 0, &context);
    
    // 创建RunLoop，同时向RunLoop的default模式下添加source
    CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
    // 如果可以运行
    while (runAlways) {
        @autoreleasepool {
            // 令当前的RunLoop运行在DefaultMode下面
            CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, true);
        }
    }
    // 某一时机，静态变量 runAlways == NO的时候，保证跳出RunLoop，线程退出
    CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
    CFRelease(source);
}

@end