iOS探索：RunLoop本質、數據結構以及常駐線程實現

RunLoop的本質

RunLoop是經過內部維護的事件循環來對事件/消息進行管理的一個對象

• 沒有消息須要處理時，休眠以免資源佔用，狀態切換是從用戶態經過系統調用切換到內核態

• 有消息處理時，馬上被喚醒，狀態切換是從內核態經過系統調用切換到用戶態

這裏有一個問題，咱們應用程序中的main函數爲何能夠保持無退出呢

實際上呢，在咱們的main函數中會調用UIApplicationMain函數，在這個函數中會啓動一個運行循環（也就是咱們所說的RunLoop），在這個運行循環中能夠處理不少事件，例如屏幕的點擊，滑動列表，或者網絡請求的返回等等，在處理完事件以後，會進入等待，在這個循環中，並非一個單純的for循環或者while循環，而是從用戶態到內核態的切換，以及再從內核態到用戶態的切換，這裏面的等待也不等於死循環，這裏面最重要的是狀態的切換

RunLoop的數據結構

在OC中，系統爲咱們提供了兩個RunLoop，一個是CFRunLoop，另外一個是NSRunLoop，而NSRunLoop是對CFRunLoop的一個封裝，提供了面向對象的API，而且它們也分別屬於不一樣的框架，NSRunLoop是屬於Foundation框架，而CFRunLoop是屬於Core Foundation框架

關於RunLoop的數據結構主要有三種：

• CFRunLoop

• CFRunLoopMode

• Source/Timer/Observer

• pthread：表明的是線程，RunLoop與線程的關係是一一對應的

• currentMode：是一個CFRunLoopMode這樣一個數據結構

• modes：是一個包含CFRunLoopMode類型的集合（NSMutableSet<CFRunLoopMode*>）

• commonModes：是一個包含NSString類型的集合（NSMutableSet<NSString*>）

• commonModeItems：也是一個集合，在這個集合中包含多個元素，其中包括多個Observer，多個Timer，多個Source

• name：名稱，例如NSDefaultRunLoopMode，因此說是經過這樣一個名稱來切換對應的模式，例如在上面的commonModes裏面都是名稱字符串，也就是說經過這些名稱來支持多種模式

• source0：集合類型的數據結構

• source1：集合類型的數據結構

• obsevers：數組類型的數據結構

• timers：數組類型的數據結構

CFRunLoopSource

• source0：須要手動喚醒線程

• source1：具有喚醒線程的能力

CFRunLoopTimer

和NSTimer是toll-free bridge的（免費橋轉換）

CFRunLoopObserver

咱們能夠經過註冊一些Observer來實現對RunLoop相關時間點的觀測

能夠觀測的時間點包括：

• kCFRunLoopEntry：RunLoop的入口時機，RunLoop將要啓動的時候的回調通知

• kCFRunLoopBeforeTimers：RunLoop將要處理Timer事件的時候

• kCFRunLoopBeforeSources：RunLoop將要處理Source事件的時候

• kCFRunLoopBeforeWaiting：RunLoop將要進入休眠的時候，將要進行用戶態到內核態的切換

• kCFRunLoopAfterWaiting：RunLoop將要進入喚醒的時候，內核態到用戶態的切換後不久

• kCFRunLoopExit：RunLoop退出的時候

RunLoop的mode

在RunLoop中，假如在mode1中運行，那麼在mode2中事件的回調就會接收不到，RunLoop只接受在當前mode中的回調，那麼這裏有一個經典問題，當咱們在滑動列表時，爲何會出現cell上的定時器中止的狀況以及如何解決

由於在列表滑動的時候當前RunLoop的mode從Default切換到了Tracking，因此致使原來mode中的事件回調接收不到，想要解決即可將其加入commonModes中，下面咱們來看一下commonMode

CommonMode的特殊性

• CommonMode並非一個實際存在的模式

• 是同步Source/Timer/Observer到多個Mode中的一中技術方案

事件循環的實現機制

• 在RunLoop啓動以後會發送一個通知，來告知觀察者

• 將要處理Timer/Source0事件這樣一個通知的發送

• 處理Source0事件

• 若是有Source1要處理，這時會經過一個go to語句的實現來進行代碼邏輯的跳轉，處理喚醒是收到的消息

• 若是沒有Source1要處理，線程就將要休眠，同時發送一個通知，告訴觀察者

• 而後線程進入一個用戶態到內核態的切換，休眠，而後等待喚醒，喚醒的條件大約包括三種： 一、Source1
  二、Timer事件
  三、外部手動喚醒

• 線程剛被喚醒以後也要發送一個通知告訴觀察者，而後處理喚醒時收到的消息

• 回到將要處理Timer/Source0事件這樣一個通知的發送

• 而後再次進行上面步驟，這就是一個RunLoop的事件循環機制

這裏有一個這樣的問題：當咱們點擊一個app，從咱們點擊到程序啓動、程序運行再到程序殺死這個過程，系統都發生了什麼呢

實際上當咱們調用了main函數以後，會調用UIApplicationMain函數，在這個函數內部會啓動主線程的RunLoop，而後通過一系列的處理，最終主線程的RunLoop會處於一個休眠狀態，而後咱們此時若是點擊一下屏幕，會轉化成一個Source1來說咱們的主線程喚醒，而後當咱們殺死程序時，會調用RunLoop的退出，同時發送通知告訴觀察者

RunLoop與多線程

• 線程與RunLoop是一一對應的

• 本身建立的線程默認沒有RunLoop

實現一個常駐線程

• 爲當前線程開啓一個RunLoop

• 向該RunLoop中添加一個Port/Source等維持RunLoop的事件循環

• 啓動該RunLoop

請看下面的一個代碼邏輯

#import "WXObject.h"

static NSThread *thread = nil;
/** 是否繼續事件循環*/
static BOOL runAlways = YES;

@implementation WXObject

+ (NSThread *)threadForDispatch {
    
    if (thread == nil) {
        @synchronized (self) {
            if (thread == nil) {
                thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(runRequest) object:nil];
                [thread setName:@"alwaysThread"];
                //啓動線程
                [thread start];
            }
        }
    }
    
    return thread;
}

+ (void)runRequest {
    
    //建立一個Source
    CFRunLoopSourceContext context = {0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL};
    CFRunLoopSourceRef source = CFRunLoopSourceCreate(kCFAllocatorDefault, 0, &context);
    
    //建立RunLoop，同時向RunLoop的defaultMode下面添加Source
    CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
    
    //若是能夠運行
    while (runAlways) {
        @autoreleasepool {
            //令當前RunLoop運行在defaultMode下
            CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, true);
        }
    }
    
    //某一時機，靜態變量runAlways變爲NO時，保證跳出RunLoop，線程推出
    CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
    CFRelease(source);
}

@end
複製代碼

• 首先咱們在這裏定義兩個全局靜態變量，一個是咱們自定義的線程thread，還有一個是用來控制是否事件循環

• 而後咱們建立線程，用@synchronized來保證線程安全，建立的時候添加入口方法，而後啓動線程，當線程調用start方法時，會調用下面入口方法

• 在這個方法中首先建立source，傳入一個上下文，而後建立RunLoop，同時向RunLoop的defaultMode下面添加Source，CFRunLoopGetCurrent()這個方法若是獲取不到就會建立一個RunLoop，而後添加到defaultMode中

• 經過咱們前面定義的靜態變量來進行判斷，若是能夠運行，就令當前RunLoop運行在defaultMode下，這裏用了一個自動釋放池，減少內存峯值消耗，這裏須要注意的是，若是咱們上面添加到的是defaultMode，這裏也須要運行在defaultMode中，不然會出現死循環

• 某一時機，靜態變量runAlways變爲NO時，保證跳出RunLoop，線程推出，釋放source

以上就是實現一個常駐線程的代碼邏輯

GitHub

Demo