iOS之RunLoop，iosrunloop

iOS之RunLoop，iosrunloop

RunLoop是iOS線程相關的比較重要的一個概念，無論是主線程還是子線程，都對應一個RunLoop，如果沒有RunLoop，線程會馬上被系統回收。

本文主要CFRunLoop的源碼解析，並簡單闡述一下CFRunLoop的原理。

CFRunLoop是開源的，開源地址在：http://opensource.apple.com/tarballs/CF/ 

先看一張圖，這是主線程的RunLoop調用函數：

我們找到相應的CFRunLoop源碼：

void CFRunLoopRun(void) {    /* DOES CALLOUT */    int32_t result;    do {        result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);        CHECK_FOR_FORK();    } while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);}

可以看到，系統建立了一個do while迴圈，當狀態在stop或者finished時，就會退出迴圈，RunLoop會結束，線程會被回收。

註：1.0e10，這個表示1.0乘以10的10次方，這個參數主要是規定RunLoop的時間，傳這個時間，表示線程常駐。

SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) {     /* DOES CALLOUT */    CHECK_FOR_FORK();    if (__CFRunLoopIsDeallocating(rl)) return kCFRunLoopRunFinished;    __CFRunLoopLock(rl);    CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, false);    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);    CFRunLoopModeRef previousMode = rl->_currentMode;    rl->_currentMode = currentMode;    int32_t result = kCFRunLoopRunFinished;    if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopEntry ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);    result = __CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, previousMode);    if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopExit ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);    __CFRunLoopModeUnlock(currentMode);    __CFRunLoopPopPerRunData(rl, previousPerRun);    rl->_currentMode = previousMode;    __CFRunLoopUnlock(rl);    return result;}

先執行：__CFRunLoopFindMode，尋找是否有Mode

看代碼標註：

/* call with rl locked, returns mode locked */static CFRunLoopModeRef __CFRunLoopFindMode(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, Boolean create) {    CHECK_FOR_FORK();    CFRunLoopModeRef rlm;    struct __CFRunLoopMode srlm;    memset(&srlm, 0, sizeof(srlm));    _CFRuntimeSetInstanceTypeIDAndIsa(&srlm, __kCFRunLoopModeTypeID);    srlm._name = modeName;    rlm = (CFRunLoopModeRef)CFSetGetValue(rl->_modes, &srlm);    if (NULL != rlm) {  //如果有則返回        __CFRunLoopModeLock(rlm);        return rlm;    }    if (!create) {    //情況2        return NULL;    }    //情況3    rlm = (CFRunLoopModeRef)_CFRuntimeCreateInstance(kCFAllocatorSystemDefault, __kCFRunLoopModeTypeID, sizeof(struct __CFRunLoopMode) - sizeof(CFRuntimeBase), NULL);    if (NULL == rlm) {        return NULL;    }....//後面為建立一個Mode並賦初始值

__CFRunLoopMode是什麼

__CFRunLoopMode我自己理解為一種運行類型，它表示了當前線程運行在哪種類型下，會被哪種類型的事件喚醒。就好比你在程式中設定一個定時器Timer，運行在DefaultMode下，但是如果你滑動UIScrollview，系統會將當前線程的Mode改為UITrackingRunLoopMode，這時你的Timer就不會得到調用，因為當前線程的Mode和你Timer的Mode不同。當然，如果你想無論在哪種Mode下，Timer都想得到調用的話，你需要將Mode設定為CommonMode。

那麼，為什麼要這樣設計呢？我理解為這樣設計更為靈活。你可以指定事件需要在當前RunLoop是什麼Mode的時候被調用，跟上面舉的例子一樣。

系統提供了對應於__CFRunLoopMode的五種類型到NSRunloopMode中：

我們經常在代碼中使用的是NSDefaultRunLoopMode和NSRunLoopCommonModes。你也可以使用自訂的Mode。

__CFRunLoopMode包含了什麼及其作用

__CFRunLoopMode的結構體中包含了：Source0，Source1，Observers，Timers，Ports等。

Source0：處理App內部事件，如UIEvent、CFSocket，對應（CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION）這個函數。

Source1：由RunLoop和核心管理，Mach port驅動，如CFMachPort、CFMessagePort。對應（CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION）這個函數。

Observers：主要負責修改RunLoop的狀態。狀態包括：

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};

Timers：負責讓App響應NSTimers，延遲的perform事件，對應（CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION）這個函數。我們可以在viewDidLoad裡面加入如下代碼：

NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];[timer fire];- (void)test{    NSLog(@"abc");}

可以得到如：

這裡簡單介紹下DoTimers和DoTimer兩個函數。DoTimers是一個for迴圈，在for迴圈裡面調用DoTimer。然後調用CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION，這個函數代碼很簡單，就是調用NSTimer或者Perform的回調。

Ports：port是用來做進程或者線程間通訊的，分為CFMachPort, CFMessagePort, CFSocketPort，詳細介紹可以看 這篇文章

再接著代碼往下看：

volatile _per_run_data *previousPerRun = __CFRunLoopPushPerRunData(rl);

_per_run_data是用來描述當前CFRunLoop的狀態的，有三種狀態：初始狀態，wake，stop三種。注意到 volatile 這個關鍵字，它的意思是告訴編譯器不要最佳化這個變數，要每次都從記憶體中讀取該變數。

接著往下：

if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopEntry ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);

通知觀察者開始進入RunLoop。主要是通過（CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION）這個函數來完成。

接下來就要進入__CFRunLoopRun這個核心函數了。這個函數比較複雜，跟port相關的就忽略不講了。

dispatch_source_t timeout_timer = NULL;    struct __timeout_context *timeout_context = (struct __timeout_context *)malloc(sizeof(*timeout_context));    if (seconds <= 0.0) { // instant timeout        seconds = 0.0;        timeout_context->termTSR = 0ULL;    } else if (seconds <= TIMER_INTERVAL_LIMIT) {        dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, DISPATCH_QUEUE_OVERCOMMIT);        timeout_timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);        dispatch_retain(timeout_timer);        timeout_context->ds = timeout_timer;        timeout_context->rl = (CFRunLoopRef)CFRetain(rl);        timeout_context->termTSR = startTSR + __CFTimeIntervalToTSR(seconds);        dispatch_set_context(timeout_timer, timeout_context); // source gets ownership of context        dispatch_source_set_event_handler_f(timeout_timer, __CFRunLoopTimeout);        dispatch_source_set_cancel_handler_f(timeout_timer, __CFRunLoopTimeoutCancel);        uint64_t ns_at = (uint64_t)((__CFTSRToTimeInterval(startTSR) + seconds) * 1000000000ULL);        dispatch_source_set_timer(timeout_timer, dispatch_time(1, ns_at), DISPATCH_TIME_FOREVER, 1000ULL);        dispatch_resume(timeout_timer);    } else { // infinite timeout        seconds = 9999999999.0;        timeout_context->termTSR = UINT64_MAX;    }

這一段邏輯比較清晰，使用GCD建立一個定時任務，在指定的時間內，使用__CFRunLoopTimeOut喚醒RunLoop。因為使用了DISPATCH_TIME_FOREVER，所以__CFRunLoopTimeOut只會調用一次。

__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm); //執行RunLoop中的blockBoolean sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle);if (sourceHandledThisLoop) {   __CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);}//執行Mode裡面的Source0的事件，如perform，uievent等//不知道為什麼__CFRunLoopDoBlocks要執行兩次

後續會有兩次狀態的改變：kCFRunLoopBeforeWaiting和kCFRunLoopAfterWaiting，接著就是跟port相關的了，就不寫了。

最後一段：

if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {    // 進入loop時參數說處理完事件就返回。    retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;} else if (timeout_context->termTSR < mach_absolute_time()) {    // 超出傳入參數標記的逾時時間了    retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;} else if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {    // 被外部調用者強制停止了    __CFRunLoopUnsetStopped(rl);    retVal = kCFRunLoopRunStopped;} else if (rlm->_stopped) {    rlm->_stopped = false;    retVal = kCFRunLoopRunStopped;} else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(rl, rlm, previousMode)) {    // source/timer/observer一個都沒有了    retVal = kCFRunLoopRunFinished;}

 總體來講，RunLoop比較基礎但是也是比較複雜，在閱讀源碼的過程中也遇到不少疑惑，有些疑惑可能需要在後續的研究中才能慢慢發現答案。