RunLoop

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Runloop

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CFRunloop 对象

CFRunloop 结构

typedef struct __CFRunLoop *CFRunLoopRef;

struct __CFRunloop {
	CFMutableSetRef _commonModes; //UITrackingRunLoopMode/kCFRunLoopDefaultMode
	CFMutableSetRef _commonModeItems; //observer/time/source
	CFRunLoopModeRef _currentMode; //当前运行的 mode
	CFMutableSetRef _modes; // 集合 NSMutableSet <CFRunLoopMode *>
}

pthread: 与线程一一对应 currentMode: 当前的运行模式

CFRunloopMode 结构

typedef struct __CFRunLoopMode *CFRunLoopModeRef;

struct __CFRunloopMode {
 	CFStringRef _name;
	CFMutableSetRef _source0;
	CFMutableSetRef _source1;
	CFMutableArrayRef _observers;
	CFMutableArrayRef _timers;
}

面试题

Runloop 原理

  1. 通知 observers：RunLoop 要开始进入 loop 了，(kCFRunLoopEntry)

  2. 开启一个 do while 来保活线程，通知 observers ：

    • runloop 会触发 timers， source0 回调，(kCFRunLoopBeforeTimers kCFRunLoopBeforeSources)
    • 接着执行加入的 block
    • 接下来触发 Source0 回调，如果有 Source1是 ready 状态的话，就会跳到 handle_msg 去处理消息，

  3. 通知 Observers：RunLoop 的线程将进入休眠（sleep）状态 （kCFRunLoopBeforeWaiting）

  4. 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

    • 基于 port 的 source 事件
    • timer 时间到
    • runloop 超时
    • 被调用者唤醒

  5. 唤醒时，通知 Observer: Runloop 的线程刚刚被唤醒了 （kCFRunLoopAfterWaiting）

  6. 被唤醒后，开始处理消息

    • 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，就执行到loop里的block

  7. 根据当前runloop的状态来判断是否需要走下一个 loop。当被外部强制停止或loop 超时，就不继续下一个loop了，否则继续走下一个loop

Runloop 内部实现逻辑

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

这里有两个重点

  1. 事件循环
  2. 事件/消息进行管理
什么是事件循环呢？

事件循环（状态切换）

 没有消息需要处理时，休眠以避免资源占用

            用户态——>内核态

有消息需要处理时，立刻被唤醒

            用户态<—— 内核态
            

什么是事件/消息进行管理呢？ 

RunLoop 通过 mach_msg()函数接收、发送消息来进行管理。 
它的本质是调用函数 mach_msg_trap()，相当于是一个系统调用，会触发内核状态切换。 
可以做到在有事做的时候做事，没事做的时候，会由用户态切换到内核态，避免资源浪费。

如何实现事件、消息的管理

mach_msg() 函数实际上是调用了一个 Mach 陷阱 (trap)， 即函数mach_msg_trap()，
陷阱这个概念在 Mach 中等同于系统调用。 

当你在用户态调用 mach_msg_trap() 时会触发陷阱机制，切换到内核态； 
内核态中内核实现的 mach_msg() 函数会完成实际的工作，

Runloop 休眠的实现原理

用户态和内核态之间的相互切换

mach_msg()

用户态 ----> 内核态 （等待消息）

内核态 ---->用户态 （处理消息）

内核态：
等待消息
没有消息就让线程休眠
有消息就唤醒线程

Runloop 和线程的关系

一个运行着的程序就是一个进程或者一个任务。每个进程至少有一个线程，线程就是程序的执行流。创建好一个进程的同时，一个线程便同时开始运行，也就是主线程。每个进程有自己独立的虚拟内存空间，线程之间共用进程的内存空间。有些线程执行的任务是一条直线，起点到终点；在 iOS 中，圆型的线程就是通过run loop不停的循环实现的。
1.每个线程包括主线程都有与之对应的 runloop 对象，线程和 runloop 对象是一一对应的；
2.Runloop 保存在一个全局字典中，线程为key, runloop为value CFDictionaryGetValue
3.主线程会默认开启 runloop , 子线程默认不会开启，需要手动开启
4.runloop 在第一次获取时创建，在线程结束时销毁

timer 和 Runloop 的关系

Runloop 是怎么相应用户操作的，具体操作流程是什么

首先由Source1捕捉系统事件，然后包装成eventqueue，传递给Source0处理触摸事件

Runloop的几种状态

Entry ： 
beforeTimers ： 
beforeSources
beforeWaiting
afterWaiting
exit

Runloop 的mode作用是什么

mode作用是用来隔离, 将不同组的Source0、Source1、timer、Observer 隔离开来，互不影响
主要有 
defaultMode : app的默认 mode，通常主线程在这个mode下运行
UITrackingMode : 界面追踪 mode, 用于scrollview追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他 Mode 影响

mode 是怎么切换的

CFRunLoopRunSpecific 操作系统进行 mode 的切换；

是启动Runloop 和指定 Runloop 在哪个mode下执行的mode；

每一个 mode 处理完成后，如果 runloop 没有退出，就会返回之前的 mode,初始 mode 是 default；

CFRunLoopRunSpecific 会保持前一次 mode 的状态属性(stopped 和 currentmode)，
然后发出即将要进入新的 mode 通知，然后进入 __CFRunLoopRun (__CFRunLoopRun 会创建一个循环)，
然后这个 mode 运行结束后再发已退出 mode 通知，再恢复前一次的 stoppped 和 currentmode

Runloop 在实际开发中的作用

控制线程生命周期（线程保活）

检测应用卡顿

性能优化

other

viewDidLoad和viewWillAppear在同一个RunLoop循环中

UIApplicationMain 启动了 runloop

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