iOS RunLoop 探究

RunLoop常见用法

AFN
AFN2.x中把网络请求所有都放在一个子线程中进行。因为子线程运行完任务后就会自动销毁，因此在子线程中运行了一个Runloop保证线程不会被销毁掉。（线程的建立和销毁耗费的资源虽然不多，可是大量网络请求致使大量建立和销毁所耗费的资源仍是十分可观的）

#pragma mark AFN
+ (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)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
    @autoreleasepool {
        [[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];

        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [runLoop run];
    }
}复制代码

用CFRunloop也可创建一个Runloop

CFRunLoopSourceContext context = {0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL};
    //A perform callback for the run loop source. This callback is called when the source has fired.
    //Availability
    context.perform = fire;

    CFRunLoopSourceRef source = CFRunLoopSourceCreate(kCFAllocatorDefault, 0, &context);

    CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
    NSLog(@"自定义RunLoopRun");
    CFRunLoopRun();复制代码

线程与RunLoop的一些概念

线程安全

• CFRunLoopRef 是线程安全的
• NSRunLoop 非线程安全

线程运行

• 子线程执行完任务自动销毁
• runloop实际是一个循环，并不会自动中止
• 添加runloop后,run,若是要销毁这个线程，必需要中止runloop。
• 若是当前线程没有Runloop就

关于AFN 3.x

• 因为NSUrlSession参考了AF的2.x的优势，本身维护了一个线程池，作Request线程的调度与管理，因此在AF3.x中，没有了常驻线程，都是用的时候run,结束的时候stop。

线程间的通讯

• iOS线程间的通讯，其实是各类输入源，触发Runloop去处理对应的事件。

在什么状况下使用RunLoop

仅当在为你的程序建立辅助线程的时候，你才须要显式运行一个run loop。
Run loop在你要和线程有更多的交互时才须要，好比如下状况：
>

• 使用端口或自定义输入源来和其余线程通讯
• 使用线程的定时器
• Cocoa中使用任何performSelector…的方法
• 使线程周期性工做

RunLoop 详细介绍

Run Loop的处理两大类事件源：Timer Source和Input Source(包括performSelector* 方法簇、Port或者自定义Input Source)，每一个事件源都会绑定在Run Loop的某个特定模式mode上，并且只有RunLoop在这个模式运行的时候才会触发该Timer和Input Source。

• Runloop 处理两大类事件源 1.Timer Source 2.Input Source
• 若是没有任何事件源添加到Run Loop上,Run Loop就会马上exit

Input Source:传递异步事件，一般消息来源于其余线程或程序。

• 基于端口的输入源
  • Cocoa和Cocoa Foundation 内置支持使用端口相关的对象和函数来建立的机遇端口的源。
  • Cocoa中只要简单的建立端口对象,将端口添加到Runloop便可。端口对象会本身处理建立和配置输入源。
  • 在Core Fundation中，你必须人工建立端口和他的Runloop源。咱们可使用端口相关的函数（CFMachPortRef，CFMessagePortRef，CFSocketRef）来建立合适的对象。

Example:

void createPortSource()
{

    CFMessagePortRef port = CFMessagePortCreateLocal(kCFAllocatorDefault, CFSTR("com.someport"),myCallbackFunc, NULL, NULL);
    CFRunLoopSourceRef source =  CFMessagePortCreateRunLoopSource(kCFAllocatorDefault, port, 0);
    CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopCommonModes);
    while (pageStillLoading) {
        NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
        CFRunLoopRun();
        [pool release];
    }

    CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
    CFRelease(source);
}复制代码

• 自定义输入源
  • 自定义输入源须要人工从其余线程发送。
  • 使用Core Fundation中的CFRunLoopSourceRef类型相关的函数来建立。
  • 须要定义消息传递机制
    Example:

    void createCustomSource()
    {
    CFRunLoopSourceContext context = {0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL};
    CFRunLoopSourceRef source = CFRunLoopSourceCreate(kCFAllocatorDefault, 0, &context);
    CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
    while (pageStillLoading) {
      NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
      CFRunLoopRun();
      [pool release];
    }
    CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
    CFRelease(source);
    }复制代码

• Cocoa的Selector源

  • 除了基于端口的源，Cocoa定义了自定义输入源，容许你在任何线程执行selector方法
  • 当在其余线程上面执行selector时，目标线程须有一个活动的run loop。对于你建立的线程，这意味着线程在你显式的启动run loop以前是不会执行selector方法的，而是一直处于休眠状态。（致使Crash）
  • 和基于端口的源同样。执行selector请求会在目标线程上序列化，减缓多线程上容许多个方法容易引发的同步问题。

• 定时源

  • 定时源在预设的时间点同步方式传递消息，这些消息都会发生在特定时间或者重复的时间间隔。定时源直接传递消息给处理例程，不会当即退出run loop.
  • 定时器与runloop中的特定模式有关。
    Example:

    //方法一：
    NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:4.0
                                                   target:self
                                                 selector:@selector(backgroundThreadFire:) userInfo:nil
                                                  repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timerforMode:NSDefaultRunLoopMode];
    //方法二：
    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:10
                                      target:self
                                     selector:@selector(backgroundThreadFire:)
                                     userInfo:nil
                                     repeats:YES];复制代码

事件源按照函数调用栈的分类

• 基于端口的输入源
  • 在runloop中，被定义名为souce1。Cocoa和Core Foundation内置支持使用端口相关的对象和函数来建立的基于端口的源。例如，在Cocoa里面你历来不须要直接建立输入源。你只要简单的建立端口对象，并使用NSPort的方法把该端口添加到run loop。端口对象会本身处理建立和配置输入源。
• 非基于port,自定义输入源

RunLoop 观察者

源是在合适的同步或异步事件发生时触发，而run loop观察者则是在run loop自己运行的特定时候触发。你可使用run loop观察者来为处理某一特定事件或是进入休眠的线程作准备。你能够将run loop观察者和如下事件关联：

1. Runloop入口
2. Runloop什么时候处理一个定时器
3. Runloop什么时候处理一个输入源
4. Runloop什么时候进入睡眠状态
5. Runloop什么时候被唤醒，但在唤醒以前要处理的事件
6. Runloop终止

RunLoop事件队列

每次运行run loop，你线程的run loop对会自动处理以前未处理的消息，并通知相关的观察者。具体的顺序以下：

1. 通知观察者run loop已经启动
2. 通知观察者任何即将要开始的定时器
3. 通知观察者任何即将启动的非基于端口的源
4. 启动任何准备好的非基于端口的源
5. 若是基于端口的源准备好并处于等待状态，当即启动；并进入步骤9。
6. 通知观察者线程进入休眠
7. 将线程置于休眠直到任一下面的事件发生：
   • 某一事件到达基于端口的源
   • 定时器启动
   • Run loop设置的时间已经超时
   • run loop被显式唤醒
8. 通知观察者线程将被唤醒。
9. 处理未处理的事件
   • 若是用户定义的定时器启动，处理定时器事件并重启run loop。进入步骤2
   • 若是输入源启动，传递相应的消息
   • 若是run loop被显式唤醒并且时间还没超时，重启run loop。进入步骤2
10. 通知观察者run loop结束。

由于定时器和输入源的观察者是在相应的事件发生以前传递消息，因此通知的时间和实际事件发生的时间之间可能存在偏差。若是须要精确时间控制，你可使用休眠和唤醒通知来帮助你校对实际发生事件的时间。

由于当你运行run loop时定时器和其它周期性事件常常须要被传递，撤销run loop也会终止消息传递。典型的例子就是鼠标路径追踪。由于你的代码直接获取到消息而不是经由程序传递，所以活跃的定时器不会开始直到鼠标追踪结束并将控制权交给程序。

Run loop能够由run loop对象显式唤醒。其它消息也能够唤醒run loop。例如，添加新的非基于端口的源会唤醒run loop从而能够当即处理输入源而不须要等待其余事件发生后再处理。

从这个事件队列中能够看出：

①若是是事件到达，消息会被传递给相应的处理程序来处理， runloop处理完当次事件后，run loop会退出，而无论以前预约的时间到了没有。你能够从新启动run loop来等待下一事件。

②若是线程中有须要处理的源，可是响应的事件没有到来的时候，线程就会休眠等待相应事件的发生。这就是为何run loop能够作到让线程有工做的时候忙于工做，而没工做的时候处于休眠状态。

何时使用run loop

仅当在为你的程序建立辅助线程的时候，你才须要显式运行一个run loop。Run loop是程序主线程基础设施的关键部分。因此，Cocoa和Carbon程序提供了代码运行主程序的循环并自动启动run loop。IOS程序中UIApplication的run方法（或Mac OS X中的NSApplication）做为程序启动步骤的一部分，它在程序正常启动的时候就会启动程序的主循环。相似的，RunApplicationEventLoop函数为Carbon程序启动主循环。若是你使用xcode提供的模板建立你的程序，那你永远不须要本身去显式的调用这些例程。

对于辅助线程，你须要判断一个run loop是不是必须的。若是是必须的，那么你要本身配置并启动它。你不须要在任何状况下都去启动一个线程的run loop。好比，你使用线程来处理一个预先定义的长时间运行的任务时，你应该避免启动run loop。
若是你决定在程序中使用run loop，那么它的配置和启动都很简单。和全部线程编程同样，你须要计划好在辅助线程退出线程的情形。让线程天然退出每每比强制关闭它更好。

CFRunLoop 对外接口

• CFRunLoopRef
• CFRunLoopModeRef
• CFRunLoopSourceRef
• CFRunLoopTimerRef
• CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopSourceRef

• Source0 只包含了一个回调（函数指针），它并不能主动触发事件。使用时，你须要先调用CFRunLoopSourceSignal(source),将这个Source标记为待处理时间，而后手动调用CFRunLoopWeakUp(runloop)来唤醒RunLoop,让其处理这个事件。
• Source1 包含了一个mach_port和一个回调（函数指针），被用于经过内核和其余线程相互发送消息。这种Source能主动唤醒RunLoop的线程。

CFRunLoopTimerRef 是基于时间的触发器
CFRunLoopObserverRef 是观察者

Runloop 使用

Run Loop运行接口

• 要操做Run Loop，Foundation层和Core Foundation层都有对应的接口能够操做Run Loop：
  Foundation层对应的是NSRunLoop，Core Foundation层对应的是CFRunLoopRef；
  两组接口差很少，不过功能上仍是有许多区别的：

• 例如CF层能够添加自定义Input Source事件源、(CFRunLoopSourceRef)Run Loop观察者Observer(CFRunLoopObserverRef)，不少相似功能的接口特性也是不同的。
  NSRunLoop的运行接口：

//运行 NSRunLoop，运行模式为默认的NSDefaultRunLoopMode模式，没有超时限制
- (void)run;
//运行 NSRunLoop: 参数为运时间期限，运行模式为默认的NSDefaultRunLoopMode模式 
- (void)runUntilDate:(NSDate *)limitDate;
//运行 NSRunLoop: 参数为运行模式、时间期限，返回值为YES表示是处理事件后返回的，NO表示是超时或者中止运行致使返回的
- (BOOL)runMode:(NSString *)mode beforeDate:(NSDate *)limitDate;复制代码

模式问题

Run Loop运行时只能以一种固定的模式运行，若是咱们须要它切换模式，只有停掉它，再从新开启它。运行时它只会监控这个模式下添加的Timer Source和Input Source，若是这个模式下没有相应的事件源，Run Loop的运行也会马上返回的。注意Run Loop不能在运行在NSRunLoopCommonModes模式，由于NSRunLoopCommonModes实际上是个模式集合，而不是一个具体的模式，我能够在添加事件源的时候使用NSRunLoopCommonModes，只要Run Loop运行在NSRunLoopCommonModes中任何一个模式，这个事件源均可以被触发。