oc- Runloop的理解

Posted 2023-05-01

参考技术A

什么是runloop？

从字面上理解，是一个运行循环。
一般情况下，我们写一个函数，从函数调用开始到函数结束，执行完后，函数的任务就完成了，函数对应的内存都会被系统收回。但是如果我们想函数能够一直执行，该怎么做？ 这个时候在函数内部写一个死循环就可以了。这样这个函数就永远都在。

系统的runloop大致也是这个道理。它就是一个事件循环机制，遇到有处理的事情就处理，没有的话就休眠进行等待唤醒。不同的是，系统的runloop在没有事情做的时候，几乎不占用资源。而我们上面写的死循环往往会造成系统崩溃。

runloop与线程的关系

oc中，默认主线程开启了一个runloop。
当然主线程是个例外。
默认情况下，一个线程有且最多拥有一个runloop。并且在未主动获取runloop的时候，runloop并不存在。
Tips：runloop无法直接创建，只能通过获取函数拿到。获取函数内部，系统会将runloop保存在一个全局字典里。

runloop的构成

一个runloop包含若干个Mode。每个Mode又包含了若干个 Source/Timer/Observer。runloop只能在一个Mode下工作（称为currentMode），如果切换Mode，需要线推出runloop，然后再指定一个Mode进入。
Mode有个特殊的概念commonMode，它并不是某个特定的mode，它是一个公用mode的集合。当我们将一个source绑定到这个mode下，会默认将这个source绑定到这个集合下所有的mode里。
注：defaultMode，trackingMode，modalmode默认都已经在这个commonMode里面了。这就是为什么把timer绑定到commonmode模式下，滑动视图（runloop会切换到trackingMode）的时候，timer仍然可以继续工作

source 事件，主要分为两种source0和source1
source0 只包含一个回调，并不能主动触发事件。使用时，先利用函数CFRunLoopSourceSignal(source)进行标记，然后再通过 CFRunLoopWakeUp(runloop) 来唤醒线程，去执行
source1 包含了mach_port和回调。可以主动唤起runloop

timer 是时间触发器，需要注册到runloop上，不同的timer共用同一个port。

observer 观察者 主要是观察runloop的状态变化

AutoreleasePool

App启动后，主线程的runloop会自动注册两个Observer。一个是创建自动释放池，优先级最高，能够保证创建自动释放池是发生在其他所有回调之前。
第二个Observer监听了runloop准备进入休眠（会调用_objc_autoreleasePoolPop()和_objc_autoreleasePoolPush()来释放旧的池和创建新的释放池）和即将退出runloop（释放池子）。优先级最低，能够保证其释放池发生在其他所有回调之后。

之前一直有个疑惑，除了主线程，其它的线程是怎么管理对象的？难道也是如主线程这样创建注册了autoreleasePool？很多博客都没有提到这一点。

个人认为，其它线程是不存在autoreleasePool的。因为默认情况下其它线程是不存在runloop的。

界面更新

当操作UI的时候，改变frame等或者手动调用setNeedsLayout，setNeedsDisplay。这个UI会被标记为待处理。
系统在监听到runloop即将进行休眠或者退出的时候，会回调一个函数，让所有待处理的UIView/CAlayer 以执行实际的绘制和调整，并更新 UI 界面

PerformSelecter

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。

以下有个常见的面试题：
问题： dosomeThing这个方法会调用吗？

原因是：异步函数(dispatch_async() )在并发队列(dispatch_get_global_queue(0, 0))里执行block，会创建一个子线程来执行block里面的东西。也就是说 [self performSelector:@selector(dosomeThing) withObject:nil afterDelay:0.0]; 这个方法要在这个子线程里去做延迟调用。刚刚上面提到了，延迟调用的本质是创建一个timer添加到线程的runloop里面取执行的。而子线程默认是没有runloop存在的。所以 dosomeThing 这个方法是不会执行的。

本文参考地址（YY大神的博客）： https://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/

OC内存管理-runloop

参考技术A

RunLoop 是通过内部维护的 事件循环( Event Loop ) 来对 事件/消息 进行管理的一个对象。

runloop 的官方文档在 thread 篇章 Run Loops ，也就从侧面说明了 runloop 是与线程息息相关的。

官方有如下一张图：

线程的输入源:

线程针对输入源的处理机制：

有以下案例：

timer 与 performSelector 对应的回调都是 __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__ ：

block 对应 __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__ ：

主线程对应 __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__ :

系统触摸事件对应 __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__ ：

通知事件对应 __CFNOTIFICATIONCENTER_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER__ ：

小结：

滚动页面输出：

页面滚动过程中处于 UITrackingRunLoopMode ，静止状态处于 kCFRunLoopDefaultMode 。

输出：

输出：

既然 runloop 是一个事件循环，那么它与普通的循环有什么区别呢？
普通循环：

runloop 循环：

那么可以得到以下结论：

那么 runloop 是怎么做到的呢？
通常我们会通过 NSRunLoop 去获取当前的 runloop ：

定义如下：

给 currentRunLoop 下符号断点：

通过之前的分析已经定位到了 runloop 是在 CoreFoundation 中的 CoreFoundation源码 。正好 CoreFoundation 开源了 CFRunLoop ：

那么核心逻辑就在 CFRunLoopRunSpecific 中。还有一个疑问是 runloop 可以休眠，那么它是如何实现的呢？

要了解 runloop 的实现原理，首先要清楚它的数据结构。

CFRunLoopRunSpecific 的第一个参数是 CFRunLoopGetCurrent() ：

_CFRunLoopGet0

CFRunLoopRef 的定义如下：

实际上底层它是 __CFRunLoop 类型：

对于 timer 而言:

显然它是要依赖 mode 的。

CFRunLoopMode

而一个 mode 下又对应多个 items(source0、source1、timers、observers) ，所以就有如下关系：

既然有多种 mode ，那么都有哪些呢？
源码中有如下定义：

它们对应 Foundation 中的：

我们都清楚在页面滚动的时候有一个 UITrackingRunLoopMode ：

除了以上 3 种 mode 还有两个私有 mode ：

当 RunLoop 运行在 Mode1 上时，是无法接受处理 Mode2 或 Mode3 上的 Source、Timer、Observer 事件的。

以 timer 为例，将 timer 加入到 runloop 中：

底层调用了 CFRunLoopAddTimer ：

根据要加入的 mode 区分是 common mode 和非 common mode 将 timer 加入 mode 中。这个时候只是将 timer 加入了 mode 中，要执行肯定要调用 CFRunLoopRun ，最终要调用 CFRunLoopRunSpecific 。

在 __CFRunLoopRun 中调用了 __CFRunLoopDoTimers ：

找到 mode 中的所有 timer 然后调用 __CFRunLoopDoTimer 。

CFRunLoopAddTimer -> CFRunLoopRunSpecific -> __CFRunLoopRun -> __CFRunLoopDoTimers -> __CFRunLoopDoTimer -> __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__ 。

与 timer 相同 source 会调用 CFRunLoopAddSource ：

CFRunLoopAddSource -> CFRunLoopRunSpecific -> __CFRunLoopRun -> __CFRunLoopDoSources0/__CFRunLoopDoSources1 -> __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__ /__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__

同理 observer 会调用 CFRunLoopAddObserver 。