全方位剖析iOS高级技术问题(七)之RunLoop相关问题

本文主要内容

一.RunLoop的概念
二.RunLoop的数据结构
三.工作循环的完成机制
四.RunLoop与NSTimer
五.RunLoop与多线程

一.RunLoop的概念

RunLoop是经过内部维护的工作循环来对工作/音讯进行办理的一个对象。 问题1：什么是工作循环？

• 没有音讯需求处理时，休眠以防止资源占用；

• 有音讯需求处理时，立刻被唤醒。

`扩展`
内核态：在一个进程中，假如有体系调用，此刻进程处于内核态，履行文件操作、网络数据发送等任务，此刻特权等级比较高，为0级。
用户态：当一个进程履行用户自己的代码时，处于用户态，此刻特权等级比较低，为3级。
所有用户程序都是运转在用户态的，可是有时分程序的确需求做一些内核态的工作，例如履行文件操作、网络数据发送等操作；而唯一能够做这些工作的便是操作体系，所以此刻程序就需求操作体系恳求以程序的名义来履行这些操作。
以下是操作体系内存空间分布图：

问题2：为什么程序中的main函数能够确保不退出？

• 在main函数中，调用了UIApplicationMain函数，此函数中会发动主线程的runloop 。runloop是对工作循环的维护机制，能够做到”有事做的时分去做事，没事做的时分从用户态切换到内核态，防止资源的占用，使当时线程处于一个休眠状况”。

二.RunLoop的数据结构

NSRunLoop是CFRunLoop的封装，供给了面向对象的API。

NSRunLoop坐落Foundation中，坐落Core Foundation。CFRunLoop的源码是开源的！

2.1 RunLoop的数据结构

• CFRunLoop
• CFRunLoopMode
• Source/Timer/Observer

CFRunLoop

• pthread：一一对应，RunLoop和线程的联系；
• currentMode：CFRunLoopMode数据结构；
• modes：NSMutableSet调集<CFRunLoopMode*>；
• commonModes：NSMutableSet调集<NSString*>；
• cmomonModeltems：多个Observer、多个Timer、多个Source组成。

问题3：RunLoop和线程之间的联系
1.线程和RunLoop之间的联系是一一对应的；
2.主线程的RunLoop是默许敞开的，子线程的RunLoop默许是不敞开的；
3.子线程的RunLoop在主动获取的状况下，才会创立；
4.子线程的RunLoop在线程结束时，才会毁掉。

问题4：commonModes的效果
1.在iOS上对应的是NSRunLoopCommonModes； 2.commonMode不是实际存在的一种Mode； 3.是同步Source/Timer/Observer到多个Model中的一种技能方案；

CFRunLoopMode

• name：NSDefaultRunLoopMode
• sources0：MutableSet
• source1：MutableSet
• observers：MutableArray
• timers：MutableArray

CFRunLoopSource

• source0：需求手动唤醒线程；
• source1：具备唤醒线程的能力。

CFRunLoopTimer
基于工作的定时器，和NSTimer是toll-free birdged(免费桥转换)的。

CFRunLoopObserver
观测时间点：

• kCFRunLoopEntry：进口机遇；
• kCFRunLoopBeforeTimers：告诉观察者RunLoop将对timer相关工作进行处理；
• kCFRunLoopBeforeSources：行将处理source工作；
• kCFRunLoopBeforeWaiting：行将进入休眠状况，从用户态切换到内核态；
• kCFRunLoopAfterWaiting：从用户态切换到内核态不久后
• kCFRunLoopExit：RunLoop退出告诉

2.2 各个数据结构之间的联系

问题5：RunLoop、Model、Source/Timer/Observer联系

• RunLoop和Model是一对多的联系(从CFRunLoop的数据结构modes)
• Model和Source/Timer/Observer是一对多的联系。

问题6：RunLoop为什么有多个Model
这样设计的原因是为了起到工作屏蔽的效果。

当RunLoop运转在Mode1时，只能接收处理Mode1上的source1、observer、timers工作回调，不能接收其他Mode上source/observer/timer工作回调，起到了工作屏蔽的效果。

三.工作循环的完成机制

无论是NSRunLoop仍是CFRunLoop终究都会调用到CFRunLoopRun()。

3.1 工作循环机制的完成流程

• 1.在RunLoop发动后，先发送告诉告知观察者当时RunLoop行将发动；
• 2.之后RunLoop行将处理Timer/Source0工作的告诉发送；
• 3.接着进入Source0工作的处理；
• 4.此刻假如有Source1要处理，会经过goto句子完成来进行代码逻辑的调转，处理唤醒时收到的音讯(第8步)；
• 5.假如没有Source1需求处理，线程行将休眠(第6步)，一起发送告诉到Observer；
• 6.从用户态到内核态的切换，线程休眠，等候唤醒；
  • 唤醒条件：Source1、Timer工作、外部手动唤醒
• 7.线程刚被唤醒，发送告诉给观察者；
• 8.处理唤醒时收到的音讯；
• 9.再次回到第2步。

问题7：一个处于休眠状况的RunLoop经过哪些工作能唤醒它？

• Source1回调；
• Timer工作
• 外部手动唤醒

问题8：点击APP图标，从程序发动、运转、退出这个过程傍边，体系都发生了什么？

• 程序发动后，调用main函数后，会调用UIApplicationmain函数，此函数内部会发动主线程的RunLoop，经过一系列处理，终究主线程RunLoop处于休眠状况；
• 假如此刻点击了屏幕，会产生一个mach_port，基于mach_port终究转成Source1，唤醒主线程，运转处理；
• 当把程序杀身后，RunLoop退出，而且发送告诉给观察者。RunLoop退出后线程立刻毁掉。

3.2 RunLoop的核心

• 在main函数中，经过一些列处理，会调用体系函数mach_msg()，就发生了体系调用，此刻会从用户态转为核心态；
• 在内核态下，一定条件时(Source1/Timer工作/外部手动唤醒)，mach_msg()会回来给调用方，此刻程序会从核心态转为用户态。

  

四.RunLoop与NSTimer

问题9：滑动TableView的时分定时器还会收效吗？
不会收效

• 1.TableView正常状况是运转在kCFRunLoopDefaultMode形式下，当滑动时会发生Mode的切换，切换到UITrackingRunLoopMode形式。
• 2.当把Timer/Source/Observer增加到某一个Mode(kCFRunLoopDefaultMode)上面后，假如当时RunLoop运转在另一个Mode(UITrackingRunLoopMode)上，对应的Timer/Source/Observer无法进行处理和回调。

解决方案:使用如下函数将Timer/Source/Observer同步到多个Mode中
void CFRunLoopAddTimer(runLoop, timer, commonMode)

五.RunLoop与多线程

• 线程和RunLopp一一对应
• 自己创立的线程默许没有RunLoop

问题10：怎样完成一个常驻线程？

• 为当时线程敞开一个RunLoop;
• 向该RunLoop中增加一个Port/Source等保持RunLoop的工作循环；
• 发动该RunLoop。

关键代码逻辑
HGObject.h

#import "HGObject.h"
#implementation HGObject
// 自定义线程
static NSThread *thread = nil;
// 符号是否要继续工作循环
static BOOL runAlways = YES;
+ (NSThread *)threadForDispatch {
    if (thread == nil) {
        // 创立线程：线程安全 
        @synchronized(self) {
            if (thread == nil) {
                thread = [[NSThread alloc] initWithTarget: self selector: @selector(runRequest) object: nil];
                [thread setName: @"com.tonlyele.xxx"];
                // 发动
                [thread start];
            }
        }
    }
    return thread;
}
// 常驻线程完成
+ (void)runRequest {
    // 创立一个Source
    CFRunLoopSourceContext context = {0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL};
    CFRunLoopSourceRef source = CFRunLoopSourceCreate(kCFAllocatorDefault, 0, &context);
    // 创立RunLoop，一起向RunLoop的DefaultMode下面增加Source
    CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
    // 假如能够运转
    while(runAlways) {
        @autoreleasepool {
            // 令当时RunLoop运转在DefaultMode下面
            CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, true);
        }
    }
    // 某一机遇静态变量runAlways = NO时，能够确保跳出RunLoop，线程退出
    CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
    CGRelease(source);
}
@end

完成常驻线程代码

// 创立线程
NSThread *subThread = [[NSThread alloc] initWithTarget: self selector: @selector(subThreadEntryPoint) object: nil];
[subThread setName: @"HGThread"];
[subThread start];
// 敞开RunLoop
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
// 假如注释如下行，子线程中的任务无法履行
[runLoop addPort: [NSMachPort port] forMode: NSRunLoopCommonModes];
[runLoop run];

本文总结

问题1：什么是RunLoop,它是怎样做到有事做事，没事休息的？

• RunLoop是一个经过内部循环对工作或音讯进行办理的对象；
• 程序运转会调用main函数，在main函数中调用UIApplicationMain，在此函数中会发动主线程的RunLoop；
• RunLoop运转后，会调用体系mac_msg()方法，发生体系调用，会使程序从用户态转为核心态，此刻线程处于休眠状况；
• 当外界条件(source回调/Timer工作/Observer)变化时，mach_msg()函数会使得程序从核心态转为用户态，此刻线程处于唤醒状况。

问题2：RunLoop与线程的联系

• RunLoop与线程是一一对应的；
• 一个线程默许是没有RunLoop的，需求手动创立(主线程在外)。

问题3：如何完成一个常驻线程？

• 1.自定义线程，并为线程敞开一个RunLoop；
• 2.向RunLoop中增加一个Port/Source等保持RunLoop的工作循环；
• 3.发动该RunLoop

问题4：怎样确保子线程数据回来更新UI的时分，不打断用户的滑动操作？

• 1.用户滑动时，当时的RunLoop运转在UITrackingRunLoopMode形式下；
• 2.而网络恳求一般放在子线程进行，子线程回来给主线程的数据要抛给主线程用来更新UI。能够把子线程恳求数据抛回给主线程进行UI更新的逻辑，包装起来提交到主线程的NSDefaultRunLoopMode形式下；
• 3.当当时用户正在滑动操作时处于UITrackingRunLoopMode形式下，分派到NSDefaultRunLoopMode形式下的任务不会履行；
• 4.当停止滑动后，当时线程会切换到NSDefaultRunLoopMode形式下，处理子线程上抛给主线程的UI更新的任务，这样就不会打断用户的滑动操作。

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