Notes

RunLoop

• RunLoop概述
• RunLoop与线程
• RunLoop对外的接口
• RunLoop的Mode
• RunLoop内部逻辑
• Apple使用RunLoop实现的功能

RunLoop概述

• 广义的 Event Loop
  • 管理事件／消息
  • 让线程在没有处理消息时休眠避免资源占用、在有消息到来时立刻被唤醒
• 是一个对象
  • 提供一个入口函数
  • 进入“接受消息->等待->处理”的循环中
• iOS/OS X 系统中的
  • CFRunLoopRef
    • 位于 CoreFoundation 中
    • 提供纯 C 函数 API，所有这些的 API 都 线程安全
  • NSRunLoop
    • 基于 CFRunLoopRef 的封装
    • 提供面向对象的 API，这些 API 不是线程安全 的

RunLoop与线程

• 两种线程对象，一一对应
  • pthread_t
  • NSThread
• CFRunLoopRef 基于 pthread 管理
• Apple 不允许直接创建 RunLoop，但提供自动获取的函数
  • CFRunLoopGetMain()
  • CFRunLoopGetCurrent()
• 线程与 RunLoop 一一对应，其关系保存在一个全局的 Dictionary 中
  • 线程刚创建时 没有 RunLoop，需要主动获取才会有
  • RunLoop 的创建发生在第一次获取时，销毁发生在线程结束
  • 只能 在一个线程的内部获取其 RunLoop（主线程除外）

RunLoop对外的接口

• CoreFoundation 中关于 RunLoop 的类
  • CFRunLoopRef
  • CFRunLoopModeRef -> 没有对外暴露
  • CFRunLoopSourceRef
  • CFRunLoopTimerRef
  • CFRunLoopObserverRef
• 
  • 一个 RunLoop 包含若干个 Mode，每个 Mode 又包含若干个 Source/Timer/Observer
  • 每次调用 RunLoop 主函数时，只能限定其中一个 Mode (currentMode)
  • 需要切换 Mode，只能退出 Loop，再进行 Mode 指定后进入
  • 需要分割开不同组的 Source/Timer/Observer，让其互不影响
  • Source/Timer/Observer 被统称为 mode item
    • 一个 item 可被同时加入多个 mode
    • 一个 item 被重复加入同一个 mode 不会有效果
    • 一个 mode 中一个 item 都没有，则 RunLoop 直接退出，不进入循环
• CFRunLoopSourceRef
  • 事件产生的地方
  • Source 的两个版本
    • Source0 & Source1
    • Source0
      • 只包含 一个回调（函数指针）
      • 不能主动触发事件，需要
        • CFRunLoopSourceSignal(source) 将 Source 标记为待处理
        • CFRunLoopWakeUp(runloop) 唤醒 RunLoop，让其处理事件
    • Source1
      • 包含 mach_port 和一个回调，用于通过内核和其它线程相互发送消息
      • 能主动唤醒 RunLoop 的线程
• CFRunLoopTimerRef
  • 基于时间的触发器
  • 和 NSTimer 是toll-free bridged 的，可以混用
  • 包含一个时间长度和一个回调
  • 加入 RunLoop 时，RunLoop 会注册对应的时间点，当时间点到，RunLoop 被唤醒并执行回调
• CFRunLoopObserverRef
  • 每个观察者都包含一个回调（函数指针)
  • RunLoop 状态发生变化时，观察者通过回调接受这个变化

RunLoop的Mode

struct __CFRunLoopMode { CFStringRef _name; // Mode Name, 例如 @”kCFRunLoopDefaultMode” CFMutableSetRef _sources0; // Set CFMutableSetRef _sources1; // Set CFMutableArrayRef _observers; // Array CFMutableArrayRef _timers; // Array … };

struct __CFRunLoop { CFMutableSetRef _commonModes; // Set CFMutableSetRef _commonModeItems; // Set<Source/Observer/Timer> CFRunLoopModeRef _currentMode; // Current Runloop Mode CFMutableSetRef _modes; // Set … };

• CommonModes 概念
  • 一个 Mode 可以将自己标记为 Common 属性，通过将其 ModeName 添加到 RunLoop 的 “commonModes” 中
  • 每当 RunLoop 内容发生变化时，RunLoop 会自动将 _commonModeItems 里的 Source/Observer/Timer 同步到具有 “Common” 标记的所有Mode里
• Apple 公开提供的 Mode，都被标记为 Common 属性
  • kCFRunLoopDefaultMode(NSDefaultRunLoopMode)
  • UITrackingRunLoopMode = [NSDefaultRunLoopMode, NSEventTrackingRunLoopMode]

RunLoop内部逻辑

Apple使用RunLoop实现的功能

• 系统默认注册的5个Mode
  1. kCFRunLoopDefaultMode -> App 的默认 Mode，主线程运行在这个 Mode 中
  2. UITrackingRunLoopMode -> 界面跟踪 Mode, 用于 Scroll view 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他 Mode 影响
  3. UIInitializationRunLoopMode -> App 刚启动进入的第一个 Mode，启动完成后不再使用
  4. GSEventReceiveRunLoopMode -> 接受系统事件的内部 Mode
  5. kCFRunLoopCommonModes -> 占位 Mode，没有实际作用
• AutoreleasePool
  • App启动后，苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer
    1. 监听 Entry（即将进入 Loop)，创建自动释放池
    2. 监听 BeforeWaiting（准备进入休眠），释放旧池并创建新池；监听 Exit（即将退出 RunLoop），释放自动释放池
• 事件响应
  • 注册了一个 Source1 来接收系统事件，这里为硬件事件（触摸/锁屏/摇晃等）
• 手势识别
  • 监听 BeforeWaiting（准备进入休眠）
  • 当 UIGestureRecognizer 状态发生改变，都产生回调
• 界面更新
  • 操作 UI 时
    • 改变 Frame
    • 更新 UIView/CALayer 层次
    • 手动调用 setNeedsLayout/setNeedsDisplay
  • 监听 BeforeWaiting（准备进入休眠）和 Exit (即将退出Loop)
• 定时器
  • 就是 CFRunLoopTimerRef
  • RunLoop为了节省资源，并不会在非常准确的时间点回调这个Timer
  • Timer 有个属性叫做 Tolerance (宽容度)，标示了当时间点到后，容许有多少最大误差
• PerformSelecter
  • performSelecter:afterDelay:
    • 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
  • performSelector:onThread:
    • 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
• About 网络请求
  • 网络请求接口自下而上的几层
    1. CFSocket
       • 最底层，只负责 socket 通信
    2. CFNetwork
       • 基于 CFSocket 等接口的上层封装
    3. NSURLConnection
       • 基于 CFNetwork 的更高层的封装，提供面向对象的接口
    4. NSURLSession
       • 表面上是和 NSURLConnection 并列的，但底层仍然用到了 NSURLConnection 的部分功能
  • 
    • 开始网络传输时，NSURLConnection 创建两个新线程
      • com.apple.CFSocket.private
      • com.apple.NSURLConnectionLoader