学计算机的那个

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RunLoop之简介、数据结构

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RunLoop简介

运行循环，在程序运行过程中循环做一些事情（如接收消息、处理消息、休眠等待等）；
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；
RunLoop不是一个简单的do...while循环，它涉及到用户态和内核态之间的切换。

事件循环

事件循环就是对事件/消息进行管理，事件循环可以达到：

  • 没有消息需要处理时，休眠线程以避免资源占用。从用户态切换到内核态，等待消息；
  • 有消息需要处理时，立刻唤醒线程，回到用户态处理消息；
  • 通过调用mach_msg()函数来转移当前线程的控制权给内核态/用户态

RunLoop的基本作用

保持程序的持续运行：如果没有Runloop，main()函数一执行完，程序就会立刻退出（main()函数中调用了UIApplicationMain函数，它的内部会启动主线程的Runloop）

处理App中的各种事件（比如触摸事件、定时器事件等）

节省CPU资源，提高程序性能；该做事时做事，该休息时休息

应用范畴

定时器、PerformSelector
GCD：dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ });
事件响应、手势识别、界面刷新
网络请求
AutoreleasePool

实际开发中的应用

使用端口或自定义输入源与其他线程进行通信
在子线程上使用定时器
解决NSTimer在滑动时停止工作的问题
控制线程的生命周期，实现一个常驻线程
在Cocoa应用程序中使用任何performSelector…方法
监控应用卡顿
性能优化

数据结构

CFRunLoopRef

RunLoop对象的底层就是一个CFRunLoopRef结构体，它里面存储者：

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// CFRunLoop.h
typedef struct __CFRunLoop * CFRunLoopRef;
// CFRunLoop.c
struct __CFRunLoop {
    pthread_t _pthread;  // 与线程一一对应
    CFMutableSetRef _commonModes;//存储着 NSString 对象的集合（Mode 的名称）
    CFMutableSetRef _commonModeItems;//存储着被标记为通用模式的Source0/Source1/Timer/Observer
    CFRunLoopModeRef _currentMode;//RunLoop当前的运行模式
    CFMutableSetRef _modes;//存储着RunLoop所有的 Mode（CFRunLoopModeRef）模式
    ...
};

CFRunLoopModeRef

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// CFRunLoop.h
typedef struct __CFRunLoopMode *CFRunLoopModeRef;
// CFRunLoop.c
struct __CFRunLoopMode {
    CFStringRef _name;             // mode 类型，如：NSDefaultRunLoopMode
    CFMutableSetRef _sources0;     // CFRunLoopSourceRef
    CFMutableSetRef _sources1;     // CFRunLoopSourceRef
    CFMutableArrayRef _observers;  // CFRunLoopObserverRef
    CFMutableArrayRef _timers;     // CFRunLoopTimerRef
    ...
};

CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式
一个RunLoop包含若干个Mode，每个Mode又包含若干个Source0/Souce1/Timer/Obsesrver；
RunLoop启动时只能选择其中一个Mode，作为currentMode；
如果需要切换Mode，只能退出当前Loop，再重新选择一个Mode进入，切换模式不会导致程序退出
不同Mode中的Source0/Souce1/Timer/Observer能分隔开来，互不影响
如果Mode里没有任何Source0/Souce1/Timer/Observer，RunLoop会立马退出

常见模式

NSDefaultRunLoopMode、UITrackingRunLoopMode、UIRunLoopCommonModes（通用模式，默认包含defaultMode和TrackingMode，该模式不是实际存在的一种模式，它只是一个特殊的标记，是同步Source0/Souce1/Timer/Observer到多个Mode中的技术方案。被标记为通用模式的Source0/Source1/Timer/Observer都会存放到多个Mode中的技术方案。被标记为通用模式Source0/Source1/Timer/Observer都会存放到_commonModeItems集合中，会同步这些Source0/Source1/Timer/Observer到多个Mode中）

CFRunLoopSourceRef

在RunLoop中有两个很重要的概念，一个是上面提到的模式，还有一个就是事件源。事件源分为输入源和定时器源两种：

输入源又分为Source0和Source1两种，以下__CFRunLoopSource中的共用体uinon中的version0和version1就分别对应Source0和Source1

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// CFRunLoop.h
typedef struct __CFRunLoopSource * CFRunLoopSourceRef;
// CFRunLoop.m
struct __CFRunLoopSource {
    CFRuntimeBase _base;
    uint32_t _bits;
    pthread_mutex_t _lock;
    CFIndex _order;                       /* immutable */
    CFMutableBagRef _runLoops;
    union {
        CFRunLoopSourceContext version0;  /* immutable, except invalidation */
        CFRunLoopSourceContext1 version1; /* immutable, except invalidation */
    } _context;
};

Source0和Source1的区别

CFRunLoopTimerRef

CFRunloopTImer和NSTimer是toll-free bridged的，可以相互转换；
performSelector:withObject:afterDelay:方法会创建timer并添加到RunLoop中。

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// CFRunLoop.h
typedef struct CF_BRIDGED_MUTABLE_TYPE(NSTimer) __CFRunLoopTimer * CFRunLoopTimerRef;
// CFRunLoop.c
struct __CFRunLoopTimer {
    CFRuntimeBase _base;
    uint16_t _bits;
    pthread_mutex_t _lock;
    CFRunLoopRef _runLoop;           // 添加该 timer 的 RunLoop
    CFMutableSetRef _rlModes;        // 所有包含该 timer 的 modeName
    CFAbsoluteTime _nextFireDate;
    CFTimeInterval _interval;        /* immutable 理想时间间隔 */    
    CFTimeInterval _tolerance;       /* mutable 时间偏差 */  
    uint64_t _fireTSR;	             /* TSR units */
    CFIndex _order;                  /* immutable */
    CFRunLoopTimerCallBack _callout; /* immutable 回调入口 */
    CFRunLoopTimerContext _context;  /* immutable, except invalidation */
};

CFRunLoopObserverRef

作用

CFRunLoopObserverRef用来监听RunLoop的6种活动状态

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/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),          // 即将进入 RunLoop
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),   // 即将处理 Timers
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),  // 即将处理 Sources
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),  // 即将进入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),   // 刚从休眠中唤醒
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),           // 即将退出 RunLoop
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU  // 表示以上所有状态
};
  • UI刷新（BeforeWaiting）
  • Autorelease Pool（BeforeWaiting）

数据结构

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// CFRunLoop.h
typedef struct __CFRunLoopObserver * CFRunLoopObserverRef;
// CFRunLoop.c
struct __CFRunLoopObserver {
    CFRuntimeBase _base;
    pthread_mutex_t _lock;
    CFRunLoopRef _runLoop;              // 添加该 observer 的 RunLoop
    CFIndex _rlCount;
    CFOptionFlags _activities;	        /* immutable 监听的活动状态 */
    CFIndex _order;                     /* immutable */
    CFRunLoopObserverCallBack _callout;	/* immutable 回调入口 */
    CFRunLoopObserverContext _context;	/* immutable, except invalidation */
};

CFRunLoopObserverRef中的_activities用来保存RunLoop的活动状态。当RunLoop的状态发生改变时，通过回调_callout通知所有监听这个状态的Observer