RunLoop小白入门

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核心概念

什么是 RunLoop ?

RunLoop 是 iOS 和 macOS 应用程序框架中的一个核心概念，用于管理线程的事件处理。它可以看作是一个循环，用于持续接收和处理各种事件，如用户输入、定时器、网络事件等。RunLoop 在保持应用程序响应用户交互和系统事件方面起着关键作用。

网络上常见的 source1 具体指什么 ?

其实在苹果的官方文档中是没有这个概念的, 网络上大多数稍有深度的 RunLoop 文章, 基体都会提到 source1 这个概念, source1首次出现已无从考证, 其指代的是基于 Mach 端口的输入源, 两者指的是同一个东西.

在 macOS 和 iOS 中，很多系统事件是通过 Mach 端口传递的。Mach 是底层内核的一部分，提供了进程间通信（IPC）的机制。基于 Mach 端口的输入源（Source1）用于处理这种通信。

苹果用 RunLoop 实现的功能

结合 AutoreleasePool 实现自动清理

在主线程中, 每次RunLoop循环开始和结束时，系统会自动创建和销毁AutoreleasePool。这就像你在每次做完一顿饭后统一清理脏碗碟：

  • RunLoop开始：系统会自动创建一个新的AutoreleasePool，开始处理事件。
  • RunLoop循环中：你可能会创建很多临时对象，这些对象会被添加到当前的AutoreleasePool中。
  • RunLoop结束：系统会自动释放并销毁这个AutoreleasePool，清理所有在这个循环中创建的临时对象。

为什么需要这种机制？
这种机制保证了在每个事件循环结束时，所有临时对象都能被及时释放，避免内存泄漏。如果没有AutoreleasePool，你需要手动管理所有临时对象的释放，增加了代码复杂性和错误的风险。

事件响应

1. 创建 Mach 端口：

系统会为应用程序创建一个 Mach 端口，用于接收来自内核的事件。这些事件可能包括用户输入事件（如触摸、按键）和系统通知等。

2. 将 Mach 端口添加到 RunLoop：

应用程序会将这个 Mach 端口作为 RunLoop 的一个输入源进行注册 (source1)。这是通过创建一个基于端口的 CFRunLoopSourceRef（Core Foundation Run Loop Source）来实现的。

3. 事件的传递与处理：

  • 3.1. 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;

  • 3.2. SpringBoard 将接收的 IOHIDEvent 事件, 通过 mach port 转发给对应的 App 进程;

  • 3.3. 应用进程中的 Source1 被触发后，调用 __IOHIDEventSystemClientQueueCallback()。这个回调函数进一步调用 _UIApplicationHandleEventQueue() 进行应用内部的事件分发;

  • 3.4. _UIApplicationHandleEventQueue() 将 IOHIDEvent 事件转换成 UIEvent 事件进行处理或分发，其中包括触摸事件的处理（如 touchesBegan/Move/End/Cancel 事件）、按钮点击事件、手势识别（UIGestureRecognizer）等;

手势识别

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()，其内部会获取所有刚被标记为待处理的 GestureRecognizer，并执行GestureRecognizer的回调。

界面更新

当在操作 UI 时，比如改变了 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，回调去执行一个很长的函数：
_ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv()。这个函数里会遍历所有待处理的 UIView/CAlayer 以执行实际的绘制和调整，并更新 UI 界面。

定时器

在 iOS 中，RunLoop 和定时器（NSTimer 和 CADisplayLink）有着密切的关系。定时器依赖于 RunLoop 来触发回调函数。

NSTimer 和 RunLoop
工作机制

NSTimer 是一个基于时间间隔的触发器，用于在指定的时间间隔之后向目标对象发送消息。它依赖于 RunLoop 来定期检查和触发, NSTimer 其实就是 CFRunLoopTimerRef，他们之间是 toll-free bridged 的。

  1. 创建定时器：

    NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0target:selfselector:@selector(timerFired:)userInfo:nilrepeats:YES];

  2. 添加到 RunLoop：
    当你使用 scheduledTimerWithTimeInterval:target:selector:userInfo:repeats: 方法创建定时器时，它会自动添加到当前线程的默认 RunLoop 模式中。你也可以手动将 NSTimer 添加到 RunLoop 中：

    [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

  3. RunLoop 处理定时器：
    RunLoop 每次循环时会检查定时器的触发时间。如果定时器的触发时间已到或已过，RunLoop 会触发定时器的回调方法（例如 timerFired:）。

RunLoop 模式对定时器的影响
  • 默认模式 (NSDefaultRunLoopMode)：通常用于普通的事件处理。如果 NSTimer 被添加到此模式中，当用户进行滚动操作（导致 RunLoop 切换到 UITrackingRunLoopMode）时，定时器将暂停。
  • 通用模式 (NSRunLoopCommonModes)：可以确保 NSTimer 在不同的 RunLoop 模式下都能触发。例如，在滚动视图时，RunLoop 会切换到 UITrackingRunLoopMode，如果定时器添加到通用模式，它仍然会触发。
CADisplayLink 和 RunLoop

CADisplayLink 是一个特殊的定时器，与屏幕刷新率同步，通常用于动画。

  1. 创建和添加 CADisplayLink：

    CADisplayLink *displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(displayLinkFired:)];
[displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

  2. 屏幕刷新同步：
    CADisplayLink 会在屏幕每次刷新时调用其目标对象的选择器方法。屏幕通常每秒刷新60次（即60Hz），因此 CADisplayLink 的回调方法也会以相同的频率调用。

  3. 处理动画：
    在回调方法中，可以更新动画状态或执行其他需要在每帧更新的操作。由于它与屏幕刷新率同步，CADisplayLink 非常适合实现平滑的动画。

RunLoop 模式对 CADisplayLink 的影响

与 NSTimer 类似，如果 CADisplayLink 被添加到默认模式，则在滚动视图时可能会暂停。为确保它在滚动期间也能触发，可以将它添加到通用模式：

[displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];

PerformSelecter

在 iOS 中，RunLoop 和 performSelector 方法之间的关系主要体现在线程间通信和延迟执行这两个方面。RunLoop 负责调度 performSelector 方法的执行时机，确保方法在合适的时机被调用。

关于GCD

GCD 的绝大多数实现并不依赖于 RunLoop，它们是两个独立的机制，各自有不同的应用场景和实现方式。
但是, GCD 提供的某些接口也用到了 RunLoop， 例如 dispatch_async(), 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 到其他线程仍然是由 libDispatch 处理的。

关于网络请求

RunLoop 的实际应用举例

ReactNative创建常驻JS线程

AFNetworking创建后台常驻线程接受回调任务

+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {@autoreleasepool {[[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];[runLoop run];}
}

AsyncDisplayKit在主线程的 RunLoop 中添加一个 Observer

ASDK 仿照 QuartzCore/UIKit 框架的模式，实现了一套类似的界面更新的机制：即在主线程的 RunLoop 中添加一个 Observer，监听了 kCFRunLoopBeforeWaiting 和 kCFRunLoopExit 事件，在收到回调时，遍历所有之前放入队列的待处理的任务，然后一一执行。

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