RunLoop学习(1)

runloop的目的是有时间时保持线程忙，当没有事件处理时让线程进入休眠。

runloop由CFRunLoop实现，用来监听输入源、调度处理。

输入源指的是输入设备、网络、周期性或者延迟事件、异步回调之类。总结一下就是RunLoop会接受两种类型的输入源：一种来自另一个线程或者不同应用的异步消息；另一种是来自预定时间或者重复间隔的同步事件。

原理

第一步

通知observer：RunLoop要开始进入循环了。

//通知 observers
if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopEntry ) 
    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopEntry);  
//进入 loop
> result = __CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, previousMode);       

第二步

开启一个do while来保活线程。通知Observers：RunLoop会触发Timer回调、Source0回调，接着执行加入的block。

//通知Observers RunLoop会触发Timer回调
if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopBeforeTimers) 
    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeTimers);  
// 通知 Observers RunLoop 会触发 Source0 回调
if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopBeforeSources)
    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeSources);  
// 执行 block
__CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);

随后触发Source0回调，如果Source1是ready状态的话，就会跳转到 handle_msg 去处理消息。代码如下：

if (MACH_PORT_NULL != dispatchPort ) {
    Boolean hasMsg = __CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg)
    if (hasMsg) goto handle_msg;
}

第三步

回调触发后，通知 Observers：RunLoop 的线程将进入休眠（sleep）状态。代码如下：

Boolean poll = sourceHandledThisLoop || (0ULL == timeout_context->termTSR);
if (!poll && (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopBeforeWaiting)) {
    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeWaiting);
}

第四步

进入休眠后，会等待 mach_port 的消息，以再次唤醒。只有在下面四个事件出现时才会被再次唤醒：

• 基于 port 的 Source 事件；
• Timer 时间到；
• RunLoop 超时；
• 被调用者唤醒。

等待唤醒的代码如下：

do {
    __CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort) {
        // 基于 port 的 Source 事件、调用者唤醒
        if (modeQueuePort != MACH_PORT_NULL && livePort == modeQueuePort) {
            break;
        }
        // Timer 时间到、RunLoop 超时
        if (currentMode->_timerFired) {
            break;
        }
} while (1);

第五步

唤醒时通知Observer：RunLoop的线程刚刚被唤醒了。

if (!poll && (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopAfterWaiting))
    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopAfterWaiting);

第六步

RunLoop被唤醒后就要开始处理消息了：

• 如果是 Timer 时间到的话，就触发 Timer 的回调；
• 如果是 dispatch 的话，就执行 block；
• 如果是 source1 事件的话，就处理这个事件。

消息执行完后，就执行加到loop里的block。

handle_msg:
// 如果 Timer 时间到，就触发 Timer 回调
if (msg-is-timer) {
    __CFRunLoopDoTimers(runloop, currentMode, mach_absolute_time())
} 
// 如果 dispatch 就执行 block
else if (msg_is_dispatch) {
    __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
} 

// Source1 事件的话，就处理这个事件
else {
    CFRunLoopSourceRef source1 = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(runloop, currentMode, livePort);
    sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(runloop, currentMode, source1, msg);
    if (sourceHandledThisLoop) {
        mach_msg(reply, MACH_SEND_MSG, reply);
    }
}

第七步

根据当前runloop状态判断是否需要走下一个loop。如果被外部强制停止或者loop超时，就不继续下一个loop，否则就继续下一个loop。

if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
     // 事件已处理完
    retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
} else if (timeout) {
    // 超时
    retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
} else if (__CFRunLoopIsStopped(runloop)) {
    // 外部调用者强制停止
    retVal = kCFRunLoopRunStopped;
} else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(runloop, currentMode)) {
    // mode 为空，RunLoop 结束
    retVal = kCFRunLoopRunFinished;
}

如下图所示

loop的六个状态

loop的状态有6个

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry , // 进入 loop
    kCFRunLoopBeforeTimers , // 触发 Timer 回调
    kCFRunLoopBeforeSources , // 触发 Source0 回调
    kCFRunLoopBeforeWaiting , // 等待 mach_port 消息
    kCFRunLoopAfterWaiting ), // 接收 mach_port 消息
    kCFRunLoopExit , // 退出 loop
    kCFRunLoopAllActivities  // loop 所有状态改变
}

如果runloop的线程进入睡眠方法前执行时间过长而导致无法进入睡眠，或者线程唤醒后接收消息时间过长而无法进入下一步的话，就可以认为是线程受阻了。如果这个线程是主线程的话，就会表现出卡顿。

如果利用RunLoop原理来监控卡顿的话，就要关注这两个阶段分别是： kCFRunLoopBeforeSources 和 kCFRunLoopAfterWaiting ，也就是要触发 Source0 回调和接收 mach_port 消息两个状态。