菜鸟教程——深入理解RunLoop

前段一直在忙琐事,今天闲下来写点东西,今天主要谈一下RunLoop。

一、什么是RunLoop

RunLoop顾名思义,消息运行循环。首先我们看苹果API解释:

The RunLoop class declares the programmatic interface to objects that manage input sources. An RunLoop object processes input for sources such as mouse and keyboard events from the window system, Port objects, and NSConnection objects. An RunLoop object also processes Timer events.

RunLoop类是用来管理输入源的编程接口对象。RunLoop对象输入源来自比如来自桌面系统的鼠标和键盘事件,端口对象,NSConnection对象。一个RunLoop对象也用来处理计时器事件。

我们可以把RunLoop 理解为一个对象,这个对象管理了其需要处理的事件和消息,并提供了一个入口函数来执行上面 Event Loop 的逻辑。线程执行了这个函数后,就会一直处于这个函数内部 "接受消息->等待->处理" 的循环中,直到这个循环结束,函数返回。

OSX/iOS 系统中,提供了两个这样的对象:NSRunLoop 和 CFRunLoopRef。

CFRunLoopRef 是在 CoreFoundation 框架内的,它提供了纯 C 函数的 API,所有这些 API 都是线程安全的。

NSRunLoop 是基于 CFRunLoopRef 的封装,提供了面向对象的 API,但是这些 API 不是线程安全的。

runloop是事件接收和分发机制的一个实现。

Runloops是线程的基础架构部分。一个runloop就是一个事件处理循环,用来不停的调配工作以及处理输入事件。使用run loop的目的是使你的线程在有工作的时候工作,没有的时候休眠。

Run loop的管理并不完全是自动的。你仍必须设计你的线程代码以在适当的时候启动run loop并正确响应输入事件。Cocoa和CoreFundation都提供了run loop对象方便配置和管理线程的run loop。你创建的程序不需要显示的创建runloop;每个线程,包括程序的主线程(main thread)都有与之相应的runloop对象。但是,自己创建的次线程是需要手动运行run loop的。在carbon和cocoa程序中,程序启动时,主线程会自行创建并运行run loop。

二、RunLoop有哪些对外接口

在 CoreFoundation 里面关于 RunLoop 有5个类:

CFRunLoopRef

CFRunLoopModeRef

CFRunLoopSourceRef

CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopObserverRef

其中 CFRunLoopModeRef 类并没有对外暴露,只是通过 CFRunLoopRef 的接口进行了封装。

一个 RunLoop 包含若干个 Mode,每个 Mode 又包含若干个Source/Timer/Observer。每次调用 RunLoop 的主函数时,只能指定其中一个 Mode,这个Mode被称作 CurrentMode。如果需要切换 Mode,只能退出 Loop,再重新指定一个 Mode 进入。这样做主要是为了分隔开不同组的 Source/Timer/Observer,让其互不影响。

CFRunLoopSourceRef 是事件产生的地方。Source有两个版本:Source0 和 Source1。

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,你需要先调用 CFRunLoopSourceSignal(source),将这个 Source 标记为待处理,然后手动调用 CFRunLoopWakeUp(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),被用于通过内核和其他线程相互发送消息。这种 Source 能主动唤醒 RunLoop 的线程,其原理在下面会讲到。

CFRunLoopTimerRef 是基于时间的触发器,它和 NSTimer 是toll-free bridged 的,可以混用。其包含一个时间长度和一个回调(函数指针)。当其加入到 RunLoop 时,RunLoop会注册对应的时间点,当时间点到时,RunLoop会被唤醒以执行那个回调。

CFRunLoopObserverRef 是观察者,每个 Observer 都包含了一个回调(函数指针),当 RunLoop 的状态发生变化时,观察者就能通过回调接受到这个变化。可以观测的时间点有以下几个:

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {

kCFRunLoopEntry        = (1UL << 0), // 即将进入Loop

kCFRunLoopBeforeTimers  = (1UL << 1), // 即将处理 Timer

kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即将处理 Source

kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 即将进入休眠

kCFRunLoopAfterWaiting  = (1UL << 6), // 刚从休眠中唤醒

kCFRunLoopExit          = (1UL << 7), // 即将退出Loop

};

上面的 Source/Timer/Observer 被统称为 mode item,一个 item 可以被同时加入多个 mode。但一个 item 被重复加入同一个 mode 时是不会有效果的。如果一个 mode 中一个 item 都没有,则 RunLoop 会直接退出,不进入循环。

案例一:

定义一个NSTimer来隔一会调用某个方法  但这时在拖动textVIew不放手  主线程就被占用了。 timer的监听方法就不调用 ,直到你松手 ,这时吧NSTimer加到 runloop里  就相当于告诉主循环腾出点时间来给timer,再拖动textView就不会因主线程被占用而不调用了。

CFRunLoop 对象监控任务(task)的输入源,并在它们为处理做好准备的时候调度控制。

输入源样例可能包括用户输入设备、网络链接、定期或时间延迟事件,还有异步回调。有3类对象可以被run loop监控:sources、timers、observers。

当这些对象需要处理的时候,为了接收回调,首先必须通过 CFRunLoopAddSource,CFRunLoopAddTimer, or CFRunLoopAddObserver把这些对象放入runloop。 要停止接收它的回调,你也可以稍候通过CFRunLoopRemoveSource从run loop中移除某个对象。

runloop有不同的运行模式,每种模式都有其自身的对象集,runloop监控,同时在该模式下运行。 Core Foundation定义了一种默认模式kCFRunLoopDefaultMode来持有对象,在应用或线程闲置的时候这些对象应该被监控。当一个对象被添加到不认识的模式时,额外模式自动创建。每个runloop有它自己独立的模式集。

Core Foundation还定义了一个特殊的伪模式kCFRunLoopCommonModes来持有应当被“common”模式集共享的对象。 通过调用CFRunLoopAddCommonMode来添加一个模式到“common”模式集。 默认模式kCFRunLoopDefaultMode 总是common模式集中的一个成员。kCFRunLoopCommonModes 常数决不会传给CFRunLoopRunInMode。每个run loop有它自己独立的common模式集。

每个线程恰好有一个runloop,既不可以创建,也不能销毁线程的run loop。,Core Foundation 根据需要为你创建。通过CFRunLoopGetMain 你可以获得当前线程的runloop。调用lCFRunLoopRun 来使当前线程的runloop以默认模式运行起 来,直到调用CFRunLoopStop来停止runloop。你也可以调用CFRunLoopRunInMode来使当前线程的run loop以指定模式运行起来一段时间或者直到runloop被停止。 runloop只能在请求模式至少有一个source或者timer可监控的情况下运行起来。

RunLoop可以递归运行,你可以在任何run loop 标注内部调用CFRunLoopRun 或 CFRunLoopRunInMode,还可以创建嵌套runloop,并在当前线程调用栈激活,在标注内并没有限制在那种模式可以运行。你可以创建另一个runloop,激活运行在任何可行的runloop模式,包括任何已经运行在调用堆栈中的更高的模式。

Cocoa 和 Carbon 每个都是建立在 CFRunLoop上来实现它们自己更高级别的事件循环。当编写一个  Cocoa 或者 Carbon 应用,你可以添加你的sources、timer和observers到它们的run loop对象中。你的对象将会作为常规应用事件循环的一部分来得到监控。使用 NSRunLoop 实例方法 getCFRunLoop 来获得对应应于cocoa run loop的CFRunLoop,在carbon应用中使用 GetCFRunLoopFromEventLoop 函数.

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