Why Run Loops？
命令式执行：
int main(int argc, char *argv[]) {
NSLog(@"hello world");
return 0;
}
Event驱动：
int main(int argc, char *argv[]) {
while(AppIsRuning) {
id whoWakesMe = SleepForWakingUp();
id event = GetEvent(whoWakesMe);
HandleEvent(event);
}
return 0;
}
- 使程序一直运行并接受用户输入
- 决定程序何时应该处理哪些Event
- 调用解耦（Message Queue）
- 节省CPU时间
Run Loops in Cocoa
系统图
image.png
主线程（只要有RunLoop的线程）几乎所有函数都从以下六个之一的函数调起
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__
RunLoop机制
构成元素图
CFRunLoopTimer
//RunLoopTimer的封装
//NSTimer
+ (NSTimer *)timerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti invocation:(NSInvocation *)invocation repeats:(BOOL)yesOrNo;
+ (NSTimer *)scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti target:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector userInfo:(nullable id)userInfo repeats:(BOOL)yesOrNo;
//NSRunLoop
- (void)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)anArgument afterDelay:(NSTimeInterval)delay inModes:(NSArray<NSRunLoopMode> *)modes;
//CADisplayLink
+ (CADisplayLink *)displayLinkWithTarget:(id)target selector:(SEL)sel;
- (void)addToRunLoop:(NSRunLoop *)runloop forMode:(NSRunLoopMode)mode;
CFRunLoopSource
- Source是RunLoop的数据源对象的抽象(protocol)//相当于OC里的protocol
- RunLoop定义了两个版本的Source
Source0处理App内部事件，App自己负责管理（触发）;例如：UIEvent，CFSocket
Source1是由RunLoop和内核管理的事件，Mach Port驱动;例如：CFMachPort,CFMessagePort
- 如果有需要，可从中选取一个来实现自己的Source//基本上不会有这种需求
Source version 0 && Source version 1
struct __CFRunLoopSource {
CFRuntimeBase _base;
uint32_t _bits;
pthread_mutex_t _lock;
CFIndex _order; /* immutable */
CFMutableBagRef _runLoops;
union {
CFRunLoopSourceContext version0; /* immutable, except invalidation */
CFRunLoopSourceContext1 version1; /* immutable, except invalidation */
} _context;
};
//看结构体内 一堆函数指针，其实都是需要自己去实现并return的。
typedef struct {
CFIndex version;
void * info;
const void *(*retain)(const void *info);
void (*release)(const void *info);
CFStringRef (*copyDescription)(const void *info);
Boolean (*equal)(const void *info1, const void *info2);
CFHashCode (*hash)(const void *info);
void (*schedule)(void *info, CFRunLoopRef rl, CFStringRef mode);
void (*cancel)(void *info, CFRunLoopRef rl, CFStringRef mode);
void (*perform)(void *info); //真正干活调用的方法
} CFRunLoopSourceContext;
//CFRunLoopSourceContext1与0差不多，具体可以在源码中自己查看。
CFRunLoopObserver
- 向外部RunLoop报告当前状态的更改
- 框架中很多机制都是由RunLoopObserver触发；
例如：Button点击后进行CAAnimation 点点点多次。
在RunLoop一次循环中，所有的点击都会被收集起来Source0信号，等第二次循环的时候执行。
/* 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
};
RunLoopObserver 与 Autorelease Pool
UIKit通过RunLoopObserver在RunLoop的两次Sleep间对AutoreleasePool进行pop和push，将loop中产生的autorelease对象释放。
我们现在所做的事情都是在RunLoop之上，所有操作都是在RunLoop一次循环中进行操作的，也就是一个完整的RunLoop中从Sleep到Sleep为一次循环。
CFRunLoopMode
- RunLoop在同一段时间内只能且必须在一种特定的Mode下Run
- 更换Mode时，需要先停止当前RunLoop，然后重启新RunLoop
- Mode是iOS滑动顺畅的关键
滑动的时候 Mode已经切换了，RunLoop只做滑动的计算和处理。
可以DIYMode//但是一般用不到
//程序启动默认设置为DefaultMode
FOUNDATION_EXPORT NSRunLoopMode const NSDefaultRunLoopMode;
//滑动ScrollView时 切换的mode 私有mode
UITrakingRunLoopMode
//程序启动时，私有mode
//首屏渲染前的Mode，为了让程序快速的启动，感觉跟滑动Mode一样
UIInitializationRunLoopMode
//就是多个mode都执行
NSRunLoopCommonModes
UITrakingRunLoopMode和NSTimer的关系
当ScrollView滑动的时候，Timer是不执行的。
NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:.3 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
NSLog(@"1111");
}];
[timer fire];
如果不想在ScrollView滑动的时候停止NSTImer，需要把Timer加到NSRunLoopCommonModes里。
NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:.3 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
NSLog(@"1111");
}];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
[timer fire];
注：GCD的timer跟RunLoop没有关系
RunLoop和GCD dispatch_get_main_queue
- GCD中dispatch到main_queue的block被分发到main RunLoop中执行。
dispatch_after同理。 - GCD中除了main queue其他线程都是自己的线程池中随机分配的。
- GCD中的Timer是GCD自有的Timer与RunLoop没有关系；GCD中有个自己的计时器，3秒统计操作，MainRunLoop会在特定的循环时机询问GCD是否有要执行的操作，然后执行。
RunLoop的挂起与唤醒
- 指定用于唤醒的mach_port端口
- 调用mach_msg监听唤醒端口，被唤醒前，系统内核将这个线程挂起，停留在mach_msg_trap状态
- 由另一个线程（或者另一个进程中的某个线程）向内核发送这个端口的msg后，trap状态被唤醒，RunLoop继续开始干活
RunLoop迭代执行顺序
//跑while循环之前需要一个过期时间，不能让while是个死循环
SetupThisRunLoopRuntimeoutTimer(); //by GCD timer
do {
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeTimers);
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeSources);
__CFRunLoopDoBlocks();
__CFRunLoopDoSource0();//当前队列中加到source0号
CheckIfExistMessagesInMainDispatchQueue(); // GCD 检查GCD是否有分到主线程的东西需要处理
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeWaiting);
var wakeUpPort = SleepAndWaitForWakingUpPorts();
// mach_msg_trap
// Zzz...
// Received mach_msg, wake up
__CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopAfterWaiting);
// Handle msgs
if(wakUpPort == timerPort) {
__CFRunLoopDoTimers();
}else if( wakeUpPort == mainDispatchQueuePort) {
//GCD
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__();
}else {
//基于port事件，比如 网络来数据了
__CFRunLoopDoSource1();
}
__CFRunLoopDoBlocks();
}while(!stop && !timeout);
RunLoop实践
- 创建一个常住服务线程的很好方法
//AFNetworking中RunLoop的创建 [AFURLConnectionOperation networkRequestThreadEntryPoint:]
+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
@autoreleasepool {
[[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopModel];
[runLoop run];
}
}
+ (NSThread *)networkRequestThread {
static NSThread *_networkRequestThread = nil;
static dispatch_once_t oncePredicate;
dispatch_once(&oncePredicate,^{
_networkRequestThread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:) object:nil];
[_networkRequestThread start];
});
return _networkRequestThread;
}
一个TableView延迟加载图片的新思路Controller托管、ScrollView delegate、Data source
//主要的卡顿不是这里，还是layer等
UIImage *downLoadedImage = ...;
[self.avatarImageView performSelector:@selector(setImage:) WithObject:downLoadedImage afterDelay:0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];
- 让Crash的App回光返照
在这里提到crash，暂时有两种人为的Crash制造方法
- exit(0); //App Crash
- 加载一个超级大图的网站，手机可能重启.
//接到Crash的signal后手动重启RunLoop 或者 给一个友好的提示
CFRun LoopRef runLoop = CFRunLoopGetCurrent();
NSArray *allModes = CGBrigingRelease(CFRunLoopCopyAllModes(runLoop));
while(1){
for(NSString *mode in allModes) {
CFRunLoopRunInMode((CFStringRef)mode, 0.001, false);
}
}
- Async Test Case
//初级版
// 每0.0001秒验证一次
- (void)runUntilBlock:(BOOL(^)block timeout:(NSTimeInterval)timeout)
{
NSDate *timeoutDate = [NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:timeout];
do {
CFTimeInterval quantum = 0.0001;
CFRunLoopInMode(kCfRunLoopDefaultMode, quantum,false);
}while([timeoutDate timeIntervalSinceNow] > 0.0 && !block());
}
//RunLoop sleep前验证
- (void)runUntilBlock:(BOOL(^)block timeout:(NSTimeInterval)timeout)
{
__block Boolean fulfilled = NO;
void (^beforeWaitin) (CfRunLoopObserverRef observer,CfRunLoopActivity activity) = ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity){
fulfilled = block();
if(fulfilled){
CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
}
};
CFRunLoopObserverRef observer = cgRunLoopObserverCreateWithHandler(NULL, kCFRunLoopBeforeWaiting, true,0,beforeWaiting);
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(),observer,kCFRunLoopDefaultMode);
//run
CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode,timeout,false);
CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopGetCurrent(),observer, kCfRunLoopDefaultMode);
CFRelease(observer);
return fulfilled;
}
思考：
程序进入mach_msg_trap 是如何保持sleep状态的？
