RunLoop

RunLoop是iOS开发中非常重要的一个知识点。也是面试必考知识点。本文主要记录一下内容
1 RunLoop是什么
2 RunLoop的数据结构
3 RunLoop事件循环
4 RunLoop应用

一、什么是RunLoop

面试时候经常被问到,这个问题有3个关键点,分别是:事件循环、管理事件/消息、对象

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

二、RunLoop数据结构

RunLoop结构

struct  CFRunLoop {
    pthread_t   pthread    //线程
    CFRunLoopModeRef  currentMode    //当前runLoop运行的mode
    CFMutableSetRef  modes  //mode<CFRunLoopModeRef>集合
    CFMutableSetRef commonModes    //集合<NSString*>
    CFMutableSetRef commonModeItems  //集合(observers/sources/timers)
}

RunLoopMode结构

struct CFRunLoopMode {
    CFStringRef name   --->  NSDefaultRunLoopMode 字符串
    CFMutableSetRef sources0
    CFMutableSetRef sources1
    CFMutableArrayRef observers
    CFMutableArrayRef timers
}

RunLoopSource结构

struct CFRunLoopSource {
     source0  需要手动唤醒线程
     source1  具备唤醒线程的能力 
}

RunLoopObserver结构

struct CFRunLoopObserver {
    CFIndex rlCount;   //observer当前监控runLoop数量
    CFOptionFlags  activities;  //observer观测runLoop的状态,枚举类型
}

typedef  CF_OPTIONS(CFOptionFlags ,CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry             //即将进入Loop,准备启动
    kCFRunLoopBeforeTimers      //即将处理Timers
    kCFRunLoopBeforeSources     //即将处理Sources
    kCFRunLoopBeforeWaiting     //即将进入休眠 用户态--> 内核态
    kCFRunLoopAfterWaiting      //刚刚唤醒  内核态 --> 用户态
    kCFRunLoopExit              //即将退出RunLoop
}

从上面分析得出:
1、 RunLoop和线程是一一对应的关系,主线程中的RunLoop是在UIApplicationMain函数中创建的。子线程默认是没有生产RunLoop的,获取时才创建
2、 一个RunLoop可以有n个RunLoopMode, 一个RunLoopMode可以有m个Timers/Observers/Sources。RunLoop一次只能运行一个Mode。
3、 NSRunLoopCommonModes是一种实际不存在的Mode, 是一个集合<NSString*> ,是同步Source/Timer/Observer到多个Mode中的一种解决方案

三、事件循环机制


事件循环的原理:
有事做事,没事休眠。实际上是用户态和核心态之间的切换。当没事处理时,用户发送match_msg()给系统调用系统自己的match_msg()完成用户态到核心态的转变,从而休眠。

三、RunLoop应用

1 常驻线程
完成常驻线程分为三步:创建RunLoop、向RunLoop添加一个Port/Source等维持RunLoop的事件循环、启动该RunLoop

static BOOL runAlways = YES;
+(NSThread*)threadForDispatch
{
    static NSThread *thread = nil;
    if(thread == nil){
        
        @synchronized(self){
            if(thread == nil){
                thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(runThread) object:nil];
                [thread setName:@"com.fw.thread"];
                [thread start];
            }
        }
    }
    return thread;
}

+(void)runThread
{
    //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
    CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
    
    while (runAlways) {
        @autoreleasepool{
            //令当前RunLoop运行在DefaultMode下面
            NSLog(@"事件循环 ---->>>");
            CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, true);
        }
    }
    //某一时机runAlways=NO ,跳出事件循环,退出RunLoop
    CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
    CFRelease(source);
}

2 NSTimer
NSTimer调用scheduledTimerWithTimeInterval后,会被自动添加当前线程(假设为主线程)RunLoop的NSDefaultRunLoopModeMode中。当滑动UITableView时候,主线程的Mode切换为UITrackingRunLoopMode, 从而停止接收NSTimer回调事件。
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。

3 AutoReleasePool
在主线程RunLoop中注册了2个observer
第一个observer:监听即将进入RunLoop通知,调用objc_utoreleasePoolPush()
第二个observer :监听了2个通知,即将进入休眠时 调用objc_autoreleasePoolPop() 和objc_utoreleasePoolPush() 释放旧池,创建新的池。将要退出RunLoop时候,调用objc_autoreleasePoolPop()

AutoReleasePool本质是以AutoreleasePoolPage为节点的双向链表。调用objc_utoreleasePoolPush() 实际是调用AutoreleasePoolPage::push(),objc_autoreleasePoolPop()实际是AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
AutoreleasePoolPage结构如下

    magic_t const magic;
    id *next;   //指向新添加的autorelease对象
    pthread_t const thread;
    AutoreleasePoolPage * const parent;
    AutoreleasePoolPage *child;
    uint32_t const depth; //深度,从0开始递增
    uint32_t hiwat; //代表最大深度限制

当 next == begin() 时,表示 AutoreleasePoolPage 为空;
当 next == end() 时,表示 AutoreleasePoolPage 已满。
每个page是一个指针栈结构,初始push时候,会在page中插入一个POOL_SENTINEL标志,pop时候,在此标志之后添加的指针都会被释放。之后添加的指针对象到POOL_SENTINEL标志,可能跨越好几个page, 因为每个page的都有最大深度限制。
有人说autoreleasepool本质是延迟调用release,在pop时候,才会release掉。

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