字面意思运行循环
,它是一个对象,这个对象提供一个入口函数。 程序会进入do...while
循环,处理事件。它不是一个普通的do-while
循环,普通的do-while
会一直暂用CPU资源,runloop
在没有消息处理时,会进入休眠表面资源占用。ios
CFRunLoopGetMain()
:获取主运行循环。 CFRunLoopGetCurrent()
:获取当前运行循环。相关源码分析: 从获取线程RunLoop
的方法CFRunLoopGetCurrent()
进去:macos
CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent(void) {
CHECK_FOR_FORK();
CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)_CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoop);
if (rl) return rl;
return _CFRunLoopGet0(pthread_self());
}
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获取RunLoop
,调用_CFRunLoopGet0
,当前线程(pthread_self()
做为参数传入。安全
static pthread_t kNilPthreadT = { nil, nil };
CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
//1.为Nil,设置为主线程
if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {
t = pthread_main_thread_np();
}
2.加锁,保证线程安全
__CFSpinLock(&loopsLock);
3.__CFRunLoops是CFMutableDictionaryRef类型的静态全局变量,保存线程和runloop一一对应的关系
if (!__CFRunLoops) {
4.若是__CFRunLoops为空
__CFSpinUnlock(&loopsLock);
//5.建立可变字典CFMutableDictionaryRef
CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
//6.经过pthread_main_thread_np()建立一个CFRunLoopRef
CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
//7.经过key-value的方式,将pthread_main_thread_np()和mainLoop存入`dict`
CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);
//8.将dict赋值给__CFRunLoops
if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
CFRelease(dict);
}
CFRelease(mainLoop);
__CFSpinLock(&loopsLock);
}
//9.在__CFRunLoops,线程做为key获取runloop
CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
__CFSpinUnlock(&loopsLock);
//10.不存在runloop
if (!loop) {
//11.建立一个loop
CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
__CFSpinLock(&loopsLock);
loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
if (!loop) {
//12.将建立好的newloop存储到__CFRunLoops
CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);
loop = newLoop;
}
// don't release run loops inside the loopsLock, because CFRunLoopDeallocate may end up taking it __CFSpinUnlock(&loopsLock); CFRelease(newLoop); } if (pthread_equal(t, pthread_self())) { _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL); if (0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)) { _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr, (void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-1), (void (*)(void *))__CFFinalizeRunLoop); } } return loop; } 复制代码
__CFRunLoops
,线程为key,对应的runloop
为value
保存在__CFRunLoops
,线程和runloop是一一对应的关系.struct __CFRunLoop {
CFRuntimeBase _base;
pthread_mutex_t _lock; /* locked for accessing mode list */
__CFPort _wakeUpPort; // used for CFRunLoopWakeUp
Boolean _unused;
volatile _per_run_data *_perRunData; // reset for runs of the run loop
pthread_t _pthread;//当前线程
uint32_t _winthread;
CFMutableSetRef _commonModes;//commonModes下的两个mode(kCFRunloopDefaultMode和UITrackingMode)
CFMutableSetRef _commonModeItems;// 在commonModes状态下运行的对象(例如Timer)
CFRunLoopModeRef _currentMode;////在当前loop下运行的mode
CFMutableSetRef _modes;// // 运行的全部模式(CFRunloopModeRef类)
struct _block_item *_blocks_head;
struct _block_item *_blocks_tail;
CFTypeRef _counterpart;
};
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struct __CFRunLoopMode {
CFStringRef _name; // Mode Name
CFMutableSetRef _sources0; // Set
CFMutableSetRef _sources1; // Set
CFMutableArrayRef _observers; // Array
CFMutableArrayRef _timers; // Array
...
};
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一个RunLoop
对象中可能包含多个Mode
,且每次调用 RunLoop
的主函数时,只能指定其中一个 Mode(CurrentMode)
。可重写指定并切换Mode
。主要是为了分隔开不一样的 Source、Timer、Observer
,让它们之间互不影响。bash
RunLoop下共有五种mode:app
项目中,以下以下场景:页面中有一个无限循环的banner,当用户在界面上滑动时,banner定时器不起做用。 缘由:主线程的 RunLoop
里有两个 Mode:kCFRunLoopDefaultMode
和 UITrackingRunLoopMode
。默认状况下是defaultMode
,可是当滑动UIScrollView
时,RunLoop
会将 mode
切换为 TrackingRunLoopMode
,这时 Timer 就不会执行。若是想在滑动的时候不让定时器失效,可使用CommonMode
来解决。框架
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
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CFRunLoopTimerRef 是定时源,你能够简单把它理解为NSTimer。其包含一个时间点和一个回调(函数指针)。当被加入到 RunLoop 时,RunLoop 会注册对应的时间点,当时间到时,RunLoop 会执行对应时间点的回调。NSTimer 和 performSelector:withObject:afterDelay: 都是经过其处理的。异步
CFRunLoopObserverRef是观察者,主要用来监听RunLoop 的状态,主要有如下几种状态。async
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
kCFRunLoopExit = (1UL << 7),
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};
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Runloop
的运行从CFRunLoopRun
开始.ide
void CFRunLoopRun(void) { /* DOES CALLOUT */
int32_t result;
do {
result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
CHECK_FOR_FORK();
} while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}
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接下来都是调用CFRunLoopRunSpecific
:函数
SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) { /* DOES CALLOUT */
CHECK_FOR_FORK();
if (__CFRunLoopIsDeallocating(rl)) return kCFRunLoopRunFinished;
__CFRunLoopLock(rl);
//根据modeName找到本次运行的mode
CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, false);
//若是没找到 || mode中没有注册任何事件,则就此中止,不进入循环
if (NULL == currentMode || __CFRunLoopModeIsEmpty(rl, currentMode, rl->_currentMode)) {
Boolean did = false;
if (currentMode) __CFRunLoopModeUnlock(currentMode);
__CFRunLoopUnlock(rl);
return did ? kCFRunLoopRunHandledSource : kCFRunLoopRunFinished;
}
volatile _per_run_data *previousPerRun = __CFRunLoopPushPerRunData(rl);
//取上一次运行的mode
CFRunLoopModeRef previousMode = rl->_currentMode;
//若是本次mode和上次的mode一致
rl->_currentMode = currentMode;
//初始化一个result为kCFRunLoopRunFinished
int32_t result = kCFRunLoopRunFinished;
if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopEntry )
/// 1. 通知 Observers: RunLoop 即将进入 loop。
__CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);
result = __CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, previousMode);
if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopExit )
/// 10. 通知 Observers: RunLoop 即将退出。
__CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);
__CFRunLoopModeUnlock(currentMode);
__CFRunLoopPopPerRunData(rl, previousPerRun);
rl->_currentMode = previousMode;
__CFRunLoopUnlock(rl);
return result;
}
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进入核心代码__CFRunLoopRun
,代码太长,这里只贴出核心代码:
/// 2. 通知 Observers: RunLoop 即将触发 Timer 回调。
if (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeTimers) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeTimers);
if (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeSources)
/// 3. 通知 Observers: RunLoop 即将触发 Source0 (非port) 回调。
__CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeSources);
/// 执行被加入的block
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
/// 4. RunLoop 触发 Source0 (非port) 回调。
Boolean sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle);
if (sourceHandledThisLoop) {
/// 执行被加入的block
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
}
//若是没有Sources0事件处理 而且 没有超时,poll为false
//若是有Sources0事件处理 或者 超时,poll都为true
Boolean poll = sourceHandledThisLoop || (0ULL == timeout_context->termTSR);
//第一次do..whil循环不会走该分支,由于didDispatchPortLastTime初始化是true
if (MACH_PORT_NULL != dispatchPort && !didDispatchPortLastTime) {
#if DEPLOYMENT_TARGET_MACOSX || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED_MINI
//从缓冲区读取消息
msg = (mach_msg_header_t *)msg_buffer;
/// 5. 若是有 Source1 (基于port) 处于 ready 状态,直接处理这个 Source1 而后跳转去处理消息。
if (__CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, 0)) {
//若是接收到了消息的话,前往第9步开始处理msg
goto handle_msg;
}
#elif DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
if (__CFRunLoopWaitForMultipleObjects(NULL, &dispatchPort, 0, 0, &livePort, NULL)) {
goto handle_msg;
}
#endif
}
didDispatchPortLastTime = false;
/// 6.通知 Observers: RunLoop 的线程即将进入休眠(sleep)。
if (!poll && (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeWaiting)) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeWaiting);
//设置RunLoop为休眠状态
__CFRunLoopSetSleeping(rl);
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msg = (mach_msg_header_t *)msg_buffer;
/// 7. 调用 mach_msg 等待接受 mach_port 的消息。线程将进入休眠, 直到被下面某一个事件唤醒。
/// • 一个基于 port 的Source 的事件。
/// • 一个 Timer 到时间了
/// • RunLoop 自身的超时时间到了
/// • 被其余什么调用者手动唤醒
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY);
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/// 8. 通知 Observers: RunLoop 的线程刚刚被唤醒了。
if (!poll && (rlm->_observerMask & kCFRunLoopAfterWaiting)) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopAfterWaiting);
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总结:
主线程几乎全部函数都从如下六个之一的函数调起:
CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION
用于向外部报告 RunLoop 当前状态的更改,框架中不少机制都由 RunLoopObserver 触发,如 CAAnimation
CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK
消息通知、非延迟的perform、非延迟的dispatch调用、block回调、KVO
block应用:
```
void (^block)(void) = ^{
NSLog(@"123");
};
block();
```
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CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ NSLog(@"hello word"); });
CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION
延迟的perform, 延迟dispatch调用
[self performSelector:@selector(fire) withObject:nil afterDelay:1.0];
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CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION
处理App内部事件、App本身负责管理(触发),如UIEvent、CFSocket。普通函数调用,系统调用
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CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION
由RunLoop和内核管理,Mach port驱动,如CFMachPort、CFMessagePort
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runLoop
的超时时间就是使用 GCD
中的 dispatch_source_t
来实现的
执行GCD MainQueue
上的异步任务
runloop
用到了GCD
,当调用 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block)
时,libDispatch
会向主线程的RunLoop
发送消息,RunLoop
会被唤醒,并从消息中取得这个 block
,并在回调 CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE()
里执行这个 block
。但这个逻辑仅限于 dispatch
到主线程,dispatch
到其余线程仍然是由 libDispatch
处理的。
苹果在主线程 RunLoop
里注册了两个 ``Observer: 第一个Observer
监视的事件是 Entry
(即将进入Loop),其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush()
建立自动释放池。其 order 是-2147483647,优先级最高,保证建立释放池发生在其余全部回调以前。 第二个 Observer
监视了两个事件: BeforeWaiting
(准备进入睡眠) 和 Exit
(即将退出Loop), BeforeWaiting
(准备进入睡眠)时调用_objc_autoreleasePoolPop()
和 _objc_autoreleasePoolPush()
释放旧的池并建立新池; Exit
(即将退出Loop) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop()
来释放自动释放池。这个 Observer 的 order 是 2147483647,优先级最低,保证其释放池子发生在其余全部回调以后。
当在操做 UI
时,好比改变了 Frame
、更新了 UIView/CALayer
的层次时,或者手动调用了 UIView/CALayer
的 setNeedsLayout/setNeedsDisplay
方法后,这个 UIView/CALayer
就被标记为待处理,并被提交到一个全局的容器去。 苹果注册了一个 Observer 监听 BeforeWaiting
(即将进入休眠) 和Exit
(即将退出Loop) 事件,回调去执行。遍历全部待处理的 UIView/CAlayer
以执行实际的绘制和调整,并更新 UI
界面。
苹果注册了一个 Source1
(基于 mach port 的) 用来接收系统事件,其回调函数为 __IOHIDEventSystemClientQueueCallback()
。 当一个硬件事件(触摸/锁屏/摇晃等)发生后,首先由 IOKit.framework
生成一个 IOHIDEvent
事件并由 SpringBoard
接收。SpringBoard
只接收按键(锁屏/静音等),触摸,加速,接近传感器等几种 Event,随后用 mach port
转发给须要的App
进程。随后苹果注册的那个 Source1
就会触发回调,并调用 _UIApplicationHandleEventQueue()
进行应用内部的分发。 _UIApplicationHandleEventQueue()
会把 IOHIDEvent
处理并包装成 UIEvent
进行处理或分发,其中包括识别 UIGesture/处理屏幕旋转/发送给 UIWindow 等。一般事件好比 UIButton 点击、touchesBegin/Move/End/Cancel 事件都是在这个回调中完成的。
当上面的 _UIApplicationHandleEventQueue() 识别了一个手势时,其首先会调用 Cancel 将当前的 touchesBegin/Move/End 系列回调打断。随后系统将对应的 UIGestureRecognizer 标记为待处理。苹果注册了一个 Observer 监测 BeforeWaiting (Loop即将进入休眠) 事件,这个Observer的回调函数是 _UIGestureRecognizerUpdateObserver(),其内部会获取全部刚被标记为待处理的 GestureRecognizer,并执行GestureRecognizer的回调。 当有 UIGestureRecognizer 的变化(建立/销毁/状态改变)时,这个回调都会进行相应处理。
NSTimer 其实就是 CFRunLoopTimerRef,他们之间是 toll-free bridged 的。一个 NSTimer 注册到 RunLoop 后,RunLoop会为其重复的时间点注册好事件,RunLoop为了节省资源,并不会在很是准确的时间点回调这个Timer。Timer 有个属性叫作 Tolerance (宽容度),标示了当时间点到后,允许有多少最大偏差.
meInterval tolerance API_AVAILABLE(macos(10.9), ios(7.0), watchos(2.0), tvos(9.0));
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NSTimer和performSEL方法其实是对CFRunloopTimerRef的封装.
当调用 NSObject
的 performSelecter:afterDelay:
后,实际上其内部会建立一个 Timer
并添加到当前线程的RunLoop
中。因此若是当前线程没有 RunLoop
,则这个方法会失效。 当调用 performSelector:onThread:
时,实际上其会建立一个 Timer
加到对应的线程去,一样的,若是对应线程没有 RunLoop 该方法也会失效。
为了保证线程长期运转,能够在子线程中加入RunLoop
,而且给Runloop
设置item
,防止Runloop
自动退出。
+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
@autoreleasepool {
[[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[runLoop run];
}
}
+ (NSThread *)networkRequestThread {
static NSThread *_networkRequestThread = nil;
static dispatch_once_t oncePredicate;
dispatch_once(&oncePredicate, ^{
_networkRequestThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:) object:nil];
[_networkRequestThread start];
});
return _networkRequestThread;
}
- (void)start {
[self.lock lock];
if ([self isCancelled]) {
[self performSelector:@selector(cancelConnection) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];
} else if ([self isReady]) {
self.state = AFOperationExecutingState;
[self performSelector:@selector(operationDidStart) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];
}
[self.lock unlock];
}
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所谓的卡顿通常是在主线程作了耗时操做,卡顿监测的主要原理是在主线程的RunLoop
中添加一个 observer
,检测从 即将处理Source(kCFRunLoopBeforeSources)
到 即将进入休眠 (kCFRunLoopBeforeWaiting)
花费的时间是否过长。若是花费的时间大于某一个阙值,则认为卡顿,此时能够输出对应的堆栈调用信息。