OC-Runloop

RunLoop 是什么

runloop 就是一个运行循环，目的是让程序运行起来不会直接结束，能在有任务的时候处理任务，没有任务的时候等待处理任务。

iOS 中有两套API 可以访问 runloop

Foundation : NSRunLoop
Core Foundation : CFRunLoopRef

参考

Runloop 源码 Objective-C 版本：OC_CFRunLoop
Runloop 源码最新的 Swift 版本：swift_CFRunLoop.c
官方源码下载地址:https://opensource.apple.com/tarballs/CF/
官方文档 Run Loops

RunLoop 与线程的关系

每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象
RunLoop保存在一个全局的Dictionary里，线程作为key，RunLoop作为value
线程刚创建时并没有RunLoop对象，RunLoop会在第一次获取它时创建
RunLoop会在线程结束时销毁
主线程的RunLoop已经自动获取（创建），子线程默认没有开启RunLoop

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

可以从 CFRunLoopGetCurrent() 源码中看到相关获取逻辑,代码简化如下


CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent(void) {
    // 返回根据当前线程取到的runloop
    return _CFRunLoopGet0(pthread_self());
}

// 核心逻辑如下，已简化代码
CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
    
    // 1.判断如果没有runloop字典
    if (!__CFRunLoops) {
        // 2.创建一个字典
        CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
        // 3.根据主线程创建runloop
        CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(_CFMainPThread);
        // 4.在dict中将主线程指针和当前创建的runloop以 key:value 形式保存
        CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(_CFMainPThread), mainLoop);
        // 5.dict 赋值给 __CFRunLoops(代码经简化，源码并非如此简单)
        __CFRunLoops = dict;
    }
    
    // 6. 从 __CFRunLoops 中根据参数t指针获取runloop
    CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
    if (!loop) {
        // 7. 如果没有就创建一个新loop对象
        CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
        // 8. __CFRunLoops 中添加参数t的指针和新loop对象保存
        CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);
        // 9. 新runloop 对象就是要返回的loop对象
        loop = newLoop;
    }
    return loop;
}

runloop 内部数据结构

runloop 内部核心数据

struct __CFRunLoop {
    pthread_t _pthread;                 // 对应的线程
    CFMutableSetRef _commonModes;       // 通用Mode
    CFMutableSetRef _commonModeItems;   // 通用mode的items
    CFRunLoopModeRef _currentMode;      // 当前mode
    CFMutableSetRef _modes;             // 所有的mode
};

从数据结构中可以看到，实际就是 runloop 中包含自己的 thread 和 mode， CFRunLoopModeRef 类型结构如下

struct __CFRunLoopMode {
    CFStringRef _name;
    CFMutableSetRef _sources0;
    CFMutableSetRef _sources1;
    CFMutableArrayRef _observers;
    CFMutableArrayRef _timers;
};

可以看到 runloop 的内部结构基本如图

runloop结构

runloop 的运行模式 CFRunLoopModeRef

CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式
一个RunLoop包含若干个Mode，每个Mode又包含若干个Source0/Source1/Timer/Observer
RunLoop启动时只能选择其中一个Mode，作为currentMode
如果需要切换Mode，只能退出当前Loop，再重新选择一个Mode进入
- 不同组的Source0/Source1/Timer/Observer能分隔开来，互不影响
如果Mode里没有任何Source0/Source1/Timer/Observer，RunLoop会立马退出
常见的2种Mode
- kCFRunLoopDefaultMode（NSDefaultRunLoopMode）：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

Runloop 的运行逻辑

说白了 runloop 就是在整循环中一直检查当前运行的 mode 内部有没有需要处理的事件，有就处理，没有就休眠

runloop运行逻辑

Runloop 的 mode 内部主要有下面4类事件要处理

Source0
- 触摸事件处理
- performSelector:onThread:
Source1
- 基于Port的线程间通信
- 系统事件捕捉
Timers
- NSTimer
- performSelector:withObject:afterDelay:
Observers
- 用于监听RunLoop的状态
- UI刷新（BeforeWaiting）
- Autorelease pool（BeforeWaiting）

一次循环处理事件的逻辑如下

一次runloop的循环逻辑

一个简单的线程保活

@interface PermenantThread()
@property (strong, nonatomic) NSThread *innerThread;
@end

@implementation PermenantThread
#pragma mark - public methods
- (instancetype)init
{
    if (self = [super init]) {
        self.innerThread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
            
            // 创建上下文（要初始化一下结构体）
            CFRunLoopSourceContext context = {0};
            // 创建source
            CFRunLoopSourceRef source = CFRunLoopSourceCreate(kCFAllocatorDefault, 0, &context);
            // 往Runloop中添加source
            CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
            // 销毁source
            CFRelease(source);
            
            // 启动
            CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
            
//            while (weakSelf && !weakSelf.isStopped) {
//                // 第3个参数：returnAfterSourceHandled，设置为true，代表执行完source后就会退出当前loop
//                CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, true);
//            }
            
            NSLog(@"end----");
        }];
        
        [self.innerThread start];
    }
    return self;
}

- (void)executeTask:(PermenantThreadTask)task
{
    if (!self.innerThread || !task) return;
    
    [self performSelector:@selector(__executeTask:) onThread:self.innerThread withObject:task waitUntilDone:NO];
}

- (void)stop
{
    if (!self.innerThread) return;
    
    [self performSelector:@selector(__stop) onThread:self.innerThread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}

- (void)dealloc
{
    NSLog(@"%s", __func__);
    
    [self stop];
}

#pragma mark - private methods
- (void)__stop
{
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
    self.innerThread = nil;
}

- (void)__executeTask:(PermenantThreadTask)task
{
    task();
}

@end

面试题

讲讲 Runloop，项目中有用到吗？

1. 用到过
2. 线程保活，对于频繁需要在子线程做的操作，使用 runloo 进行线程保活 -- 适用于一个串行线程，非并发的情况。如需要一个后台线程持续做否些计算，网络请求。
3. 如 AFNetworking 2.0版本的时候就是后台有一个常驻线程

1. 实例
    1. 控制线程声明周期(线程保活)
    2. 解决NSTimer在滑动时停止工作的问题
    3. 监控应用卡顿
    4. 性能优化

runloop 内部实现逻辑？

1. runloop 的创建逻辑，从内部的 dict 中获取,没有就新建，并保存，目的是一条线程只对应一个runloop
2. runloop 的运行逻辑，本质上就是一个 while() 循环。每次进入循环的时候处理如上图事件。没有事件的时候进入休眠(通过调用内核接口实现)。

runloop 和线程的关系？

是一一对应的关系。
其实保存在 __CFRunLoops 全局 dict 中，以线程指针为key,线程对应的runloop地址为value

timer 和线程的关系？
程序中添加每3秒响应一次的NSTimer，当拖动 tableView 时候 timer 可能无法响应怎么解决？

将 timer 添加到 commonMode中，这样就可以处理普通模式和tracking 模式下的事件了

runloop 是怎么影响用户操作的，具体流程是什么样的？

由 source1 捕捉用户的触摸事件， 由 source0 处理用户的触摸事件。 V158T13

说说 runloop 的几种状态？

/* 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
};

runloop 的 mode 作用是什么？

不同 mode 将各自的 source、timer、observer 隔离开，这样同一时间只能执行一个 mode 下的 source、timer、observer，这样在某种模式下就会比较流畅。