OC-Develop技术深入理解RunLoop

Posted 2020-06-09

一、RunLoop的概念

　　一般来讲，一个线程一次只能执行一个任务，执行完成后线程就会退出。如果我们需要一个机制，让线程能随时处理事件但并不退出，通常的代码逻辑是这样的：

1 function loop() {
2     initialize();
3     do {
4         var message = get_next_message();
5         process_message(message);
6     } while (message != quit);
7 }

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　　这种模型通常被称作 Event Loop。 Event Loop 在很多系统和框架里都有实现，比如 Node.js 的事件处理，比如 Windows 程序的消息循环，再比如 OSX/ios 里的 RunLoop。实现这种模型的关键点在于：如何管理事件/消息，如何让线程在没有处理消息时休眠以避免资源占用、在有消息到来时立刻被唤醒。

　　所以，RunLoop 实际上就是一个对象，这个对象管理了其需要处理的事件和消息，并提供了一个入口函数来执行上面 Event Loop 的逻辑。线程执行了这个函数后，就会一直处于这个函数内部 "接受消息->等待->处理" 的循环中，直到这个循环结束（比如传入 quit 的消息），函数返回。

　　OSX/iOS 系统中，提供了NSRunLoop 和 CFRunLoopRe两个类：

　　（1）CFRunLoopRef 是在 CoreFoundation 框架内的，它提供了纯 C 函数的 API，所有这些 API 都是线程安全的。

　　　　CFRunLoopRef 的代码是开源的，你可以在这里 http://opensource.apple.com/tarballs/CF/CF-855.17.tar.gz 下载到整个 CoreFoundation 的源码。为了方便跟踪和查看，你可以新建一个 Xcode 工程，把这堆源码拖进去看。

　　（2）NSRunLoop 是基于 CFRunLoopRef 的封装，提供了面向对象的 API，但是这些 API 不是线程安全的。

 

二、RunLoop 与线程的关系

　　首先，iOS 开发中能遇到两个线程对象: pthread_t（声明在pthread.h中） 和 NSThread。过去苹果有份文档标明了 NSThread 只是 pthread_t 的封装，但那份文档已经失效了，现在它们也有可能都是直接包装自最底层的 mach thread。苹果并没有提供这两个对象相互转换的接口，但不管怎么样，可以肯定的是 pthread_t 和 NSThread 是一一对应的。比如，你可以通过 pthread_main_thread_np() 或 [NSThread mainThread] 来获取主线程；也可以通过 pthread_self() 或 [NSThread currentThread] 来获取当前线程。CFRunLoop 是基于 pthread 来管理的。

　　苹果不允许直接创建 RunLoop，它只提供了两个自动获取的函数：CFRunLoopGetMain() 和 CFRunLoopGetCurrent()。 这两个函数内部的逻辑大概是下面这样：

 1 /// 全局的Dictionary，key 是 pthread_t， value 是 CFRunLoopRef
 2 static CFMutableDictionaryRef loopsDic;
 3 /// 访问 loopsDic 时的锁
 4 static CFSpinLock_t loopsLock;
 5  
 6 /// 获取一个 pthread 对应的 RunLoop。
 7 CFRunLoopRef _CFRunLoopGet(pthread_t thread) {
 8     OSSpinLockLock(&loopsLock);
 9     
10     if (!loopsDic) {
11         // 第一次进入时，初始化全局Dic，并先为主线程创建一个 RunLoop。
12         loopsDic = CFDictionaryCreateMutable();
13         CFRunLoopRef mainLoop = _CFRunLoopCreate();
14         CFDictionarySetValue(loopsDic, pthread_main_thread_np(), mainLoop);
15     }
16     
17     /// 直接从 Dictionary 里获取。
18     CFRunLoopRef loop = CFDictionaryGetValue(loopsDic, thread));
19     
20     if (!loop) {
21         /// 取不到时，创建一个
22         loop = _CFRunLoopCreate();
23         CFDictionarySetValue(loopsDic, thread, loop);
24         /// 注册一个回调，当线程销毁时，顺便也销毁其对应的 RunLoop。
25         _CFSetTSD(..., thread, loop, __CFFinalizeRunLoop);
26     }
27     
28     OSSpinLockUnLock(&loopsLock);
29     return loop;
30 }
31  
32 CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain() {
33     return _CFRunLoopGet(pthread_main_thread_np());
34 }
35  
36 CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent() {
37     return _CFRunLoopGet(pthread_self());
38 }

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　　从上面的代码可以看出，线程和 RunLoop 之间是一一对应的，其关系是保存在一个全局的 Dictionary 里。线程刚创建时并没有 RunLoop，如果你不主动获取，那它一直都不会有。RunLoop 的创建是发生在第一次获取时，RunLoop 的销毁是发生在线程结束时。你只能在一个线程的内部获取其 RunLoop（主线程除外）。