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在晓得Runloop之前
一般来说，一个线程只能执行一个工作，执行完就会退出。当咱们须要让线程能够随时处理事件而不退出线程，咱们就要应用Runloop。
它外部是一个do while循环，一直地解决各种工作，保障线程可能的间断运行。
Runloop的目标
保障线程中有工作时能够执行线程工作。当线程中没有工作时，让线程休眠，进步程序性，节俭资源。
Runloop的作用
| 简述 | 详述 |
|---|---|
| 放弃程序间断运行 | 应用程序启动后，将启动主线程。当主线程启动时，会启动主线程对应该的runloop。Runloop能够保障线程不会被毁坏。如果主线程没有被销毁，程序将持续运行。 |
| 解决应用程序中的各种事件 | 事件响应、手势辨认、界面刷新、主动开释池、NSTimer等事件处理。 |
| 节俭CPU资源，进步程序性 | 当线程中有工作时，确保线程可能工作。当线程没有工作时，让线程休眠，进步程序性能，节俭资源。该做事的时候做事，该劳动的时候劳动。 |
Runloop原理
| 名称 | 类型 | 所在框架 | 原子性 |
|---|---|---|---|
| NSRunloop | NSObject | Fundation | 线程不平安 |
| CFRunloop | struct | CoreFundation | 线程平安 |
为了更好地了解Runloop，浏览源代码是一个不错的抉择。老司机说有了源码，runloop就不会那么神秘了。首先，咱们通常说runloop有两种。一个是NSRunloop，另一个是CFRunloop。那么让我先通过源码理解一下CFRunloop。首先，咱们看一下根本的数据结构
1.CFRunloop的定义。
这里我正文了所有须要留神的参数
struct __CFRunLoop {
CFRuntimeBase _base;
pthread_mutex_t _lock; /* locked for accessing mode list */
__CFPort _wakeUpPort; // used for CFRunLoopWakeUp 内核向该端口发送音讯能够唤醒runloop
Boolean _unused;
volatile _per_run_data *_perRunData; // reset for runs of the run loop
pthread_t _pthread; //RunLoop对应的线程
uint32_t _winthread;
CFMutableSetRef _commonModes; //存储的是字符串，记录所有标记为common的mode
CFMutableSetRef _commonModeItems; //存储所有commonMode的item(source、timer、observer)
CFRunLoopModeRef _currentMode; //以后运行的mode
CFMutableSetRef _modes; //存储的是CFRunLoopModeRef
struct _block_item *_blocks_head; //doblocks的时候用到
struct _block_item *_blocks_tail;
CFTypeRef _counterpart;
};能够看出CFRunloop是一个有很多属性的构造体。
看一下这个构造中咱们须要留神的参数。每个runloop都有本人的mode，并且有不止一种mode,mode寄存着runloop要解决的事件源。事件源有3种，source、timer和observer。Runloop有很多模式，然而在某个工夫只能有一种特定的模式，即_currentMode。上面第二项形容的是runloop的模式，它与runloop构造体（mode）相干参数中的几个模式无关：
| 名称 | 模式 |
|---|---|
_currentMode |
以后的runloop模式 |
_modes |
以后运行中的所有模式 |
另外，runloop 中的一种模式是 NSRunloop 罕用模式。这种模式没有意义。它只是标记模式的汇合；
| 名称 | 模式 |
|---|---|
_commonModes |
指在NSRunloopCommonmodes 模式下保留的模式。咱们还能够在这个汇合中增加自定义模式 |
_commonModeItems |
示意增加到NSRunloopCommonmodes的源/定时器； |
2.CFRunloop的源代码。
struct __CFRunLoopMode {
CFRuntimeBase _base;
pthread_mutex_t _lock; /* must have the run loop locked before locking this */
CFStringRef _name; //mode名称
Boolean _stopped; //mode是否被终止
char _padding[3];
// ------------->
//几种事件
CFMutableSetRef _sources0; //sources0
CFMutableSetRef _sources1; //sources1
CFMutableArrayRef _observers; //告诉
CFMutableArrayRef _timers; //定时器
CFMutableDictionaryRef _portToV1SourceMap; //字典 key是mach_port_t，value是CFRunLoopSourceRef
// <-------------
__CFPortSet _portSet; //保留所有须要监听的port，比方_wakeUpPort，_timerPort都保留在这个数组中
CFIndex _observerMask;
#if USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS
dispatch_source_t _timerSource;
dispatch_queue_t _queue;
Boolean _timerFired; // set to true by the source when a timer has fired
Boolean _dispatchTimerArmed;
#endif
#if USE_MK_TIMER_TOO
mach_port_t _timerPort;
Boolean _mkTimerArmed;
#endif
#if DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
DWORD _msgQMask;
void (*_msgPump)(void);
#endif
uint64_t _timerSoftDeadline; /* TSR */
uint64_t _timerHardDeadline; /* TSR */
};
其实CFRunloop相干的几个定义都是构造体，CFRunloopMode也是构造体。看代码理解CFRunloopMode的几个相干参数，次要是下面标注的四个参数
如上所述，runloop 用于处理事件。它次要解决三种类型的事件：源source、定时器timer和观察者observer。那么source也能够分为source0和source1两种。CFRunloopMode的定义中有四个汇合，别离代表存储这四个事件源的汇合，如上所述。
runloop 中的模式次要有以下几种：
| 名称 | 形容 |
|---|---|
KCFRunloopDefaultMode |
app的默认模式。通常，主线程以这种模式运行。 |
UitrackingRunloopMode |
界面跟踪模式，用于Scrollview跟踪触摸滑动，保障界面滑动不受其余模式影响。 |
KCFRunloopCommonMode |
这是一个占位符模式。它用作标记 KCFRunloopDefaultMode 和 UITrackingRunnoopMode。这不是真正的模式。 |
UiinitializationRunloopMode |
app刚启动时进入的第一个模式。启动后将不再应用。 |
CSeventreceiveRunloopMode |
承受零碎事件的外部模式。通常不应用 |
当runloop启动时，只能抉择一种模式作为currentmode。如果须要切换模式，只能退出以后模式，从新抉择一个模式进入。
这里基于上面对CFRunloop和CRFunloopMode的了解，RunloopMode保留在runloop中，理论执行的工作保留在RunloopMode中。
3.RunloopMode
RunloopMode 存储了runloop要解决的事件源。事件源有3种：South、timer和observer。
| 名称 | 形容 |
|---|---|
| South | 事件源 |
| timer | 定时器 |
| observer | 监听者 |
1) CFRunloopSourceRef 是 South 事件的起源。看看它的定义。
struct __CFRunLoopSource {
CFRuntimeBase _base;
uint32_t _bits; // 用于标记Signaled状态，source0只有在被标记为Signaled状态，才会被解决
pthread_mutex_t _lock;
CFIndex _order; // immutable
CFMutableBagRef _runLoops;
union {
CFRunLoopSourceContext version0; // immutable, except invalidation
CFRunLoopSourceContext1 version1; // immutable, except invalidation
} _context;
};CFRunloopSourceRef 是runloop要解决的事件源之一。Version0 和 Version1 是 source0 和 source1 依据不同事件的解决来辨别的。
2）CFRunLoopTimerRef 。runloop的相干定时器事件和定时器，定时执行一个工作，也在runloop中解决。
struct __CFRunLoopTimer {
CFRuntimeBase _base;
uint16_t _bits; //标记fire状态
pthread_mutex_t _lock;
CFRunLoopRef _runLoop; //增加该timer的runloop
CFMutableSetRef _rlModes; //寄存所有 蕴含该timer的 mode的 modeName，意味着一个timer可能会在多个mode中存在
CFAbsoluteTime _nextFireDate;
CFTimeInterval _interval; //现实工夫距离 /* immutable */
CFTimeInterval _tolerance; //工夫偏差 /* mutable */
uint64_t _fireTSR; /* TSR units */
CFIndex _order; /* immutable */
CFRunLoopTimerCallBack _callout; /* immutable */
CFRunLoopTimerContext _context; /* immutable, except invalidation */
};3）CFRunLoopObserverRef 。 CFRunloopObserverRef 是runloop的监听器，能够监听runloop的状态变动。
struct __CFRunLoopObserver {
CFRuntimeBase _base;
pthread_mutex_t _lock;
CFRunLoopRef _runLoop;
CFIndex _rlCount;
CFOptionFlags _activities; /* immutable */
CFIndex _order; /* immutable */
CFRunLoopObserverCallBack _callout; /* immutable */
CFRunLoopObserverContext _context; /* immutable, except invalidation */
};Runloop在运行时有以下状态：
【面试点】
您能够将察看后果增加到runloop中。通过监控runloop的状态来判断是否卡顿。创立observer观察者，将创立的observer退出到主线程runloop的一般模式中，并创立一个间断的子线程来监控主线程的runloop状态。一旦发现睡眠前的kCFRonloopBeforeSource状态或者唤醒后的kCFRonloopFafterWaiting状态，在设定的工夫阈值内没有变动，就能够判断为卡住了，转储堆栈的信息，从而进一步剖析哪个办法有执行工夫长。
以上为runloop的根本数据结构剖析。
4、Runloop是如何运行的?
首先，如何创立一个runloop？其实runloop不须要手动创立。任何 runloop 都与一个线程相关联。先有线程，后有runloop。Apple 提供了两个 API。让咱们获取runloop、CFRunloopGetMain() 和CFRunloopGetCurrent()。这两个办法别离获取以后线程的mainrunloop和runloop。
从下面两个函数能够看出，runloop是通过_CFRunloopGet0()，它以线程为参数，与通过key从NSDictionary中获取值十分类似。接下来看看_CRFunloopGet0()的实现。
获取线程的runloop。首先，以线程为key，从全局字典中查找。如果没有找到，就新建一个，以thread为key，runloop为value保留到全局字典中（如果全局字典不存在，先初始化全局字典，并创立MainRunloop保留到全局字典中）。以下是源代码，我增加了正文。
以上就是获取以后runloop的原理，以及工作在runloop外部是如何执行的。这是一个图表。
CFRunlooprun 和 CFRunloopRuninMode 都在外部调用 CFRunloopRunspecific。CFRunloopRunspecific外部调用__CFRunloopRun，CFRunloopRunspecific和__CFRunloopRun一起就是runloop的残缺实现。看看上面的伪代码解释，就是runloop的外部逻辑：
Runloop和线程的关系
- Runloop 存储在一个全局字典中。线程作为key，runloop作为Value。
- 第一次创立线程时，没有runloop对象。Runloop 将在第一次获取时创立。
- Runloop 在线程完结时会被销毁。
- 主线程的runloop曾经主动获取（创立），子线程默认不开启runloop。
- 每个线程都有一个惟一的runloop对象与之对应。
- 先有线程，后有runloop。
在日常开发中如何应用Runloop
1.控制线程生命周期（线程放弃流动，线程永远放弃）。原理：如果模式中没有soure0/source1/timer/observer，runloop会立刻退出。因而，为了不让它退出，能够在runloop中增加一个soure1。这是af2中应用的原理。
上面AFNetworking的一个例子：
- UITableView 提早加载图片。将SETIMAGE置于
NSDefaultRunloopMode中，即滑动时不会调用调配图片的办法，但滑动后切换到NSDefaultRunloopMode才会调用。
[self.img performSelector:@selector(setImage:) withObject:image afterDelay:0inModes:[NSDefaultRunLoopMode]];
3.解决了滑动时NSTimer进行工作的问题(将timer增加到NSRunLoopCommonModes模式)。
NSTimer * timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(timerEvent) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];默认状况下，计时器处于 NSDefaultRunloop 模式。当咱们滑动页面的时候，runloop会切换到UITracking runloopmode，所以咱们的定时器会进行工作。就像商场里的倒计时一样，当咱们滑动页面时，倒计时就会进行。为了解决这个问题，咱们须要让定时器工作在UITracking runloopmode，和NSRunloopCommonModes，这个模式相当于NSDefaultRunloopMode和UITrackingRunloopMode的组合。因而，为定时器指定NSRunnoopcommonModes模式，使定时器能够在NSDefaultRunloopMode和UITrackingRunnloopMode两种模式下运行。
- 另外，能够通过监控runloop的状态来解决卡顿问题。
runloop的进入sleep前和唤醒后的两个loop状态定义的值别离是kCFRenloopbeforesources和kCFRenloopafterwaiting，即触发source0回调和接管mach_port音讯有两种状态。创立observer观察者，将创立的observer退出到主线程runloop的一般模式中，并创立一个间断的子线程来监控主线程的runloop状态。一旦发现睡眠前的kCFRonloopBeforeSource状态或者唤醒后的kCFRonloopFafterwaiting状态，在设定的工夫阈值内没有变动，就能够判断为卡住了，转储堆栈的信息，从而进一步剖析哪个办法有执行工夫长。
以上是开发中罕用的runloop相干利用。
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