RunLoop

一，概念

RunLoop是通过内部维护的 $\color{#FF3366}{事件循环}$ 来对 $\color{#FF3366}{事件、消息进行管理}$ 的一个 $\color{#FF3366}{对象}$

事件循环是什么？

事件循环重要通过2点：

没有消息需要处理时，休眠以避免资源占用
用户态 ----> 内核态
当没有消息要处理时，进程会进入休眠状态,把当前线程的控制权交给了内核态
有消息需要处理时，立刻被唤醒
用户态 <---- 内核态
科普:内核态和用户态

在我们的程序中通过
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
$\color{#FF3366}{return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));}$
}
}
来实现整个程序的runloop
runloop具备的特点：

1，不断地接收消息
2，对事件进行处理
3，继续等待

$\color{#FF3366}{RunLoop是状态的切换，并不是简单的DO WHILE循环}$

二，数据结构

Apple为我们提供了两个RunLoop
---- $\color{#999999}{NSRunLoop}$ ---- $\color{#999999}{CFRunLoop}$ ----
NSRunLoop是CFRunLoop的封装，提供了面向对象的API
NSRunLoop位于Foundation当中
CFRunLoop位于CoreFoundation当中

CFRunLoop数据结构

CFRunLoop
CFRunLoopMode
Source/Timer/Observer

CFRunLoopDataMode.png

CFRunLoop

Pthread: C级别的线程对象，RunLoop和线程是一一对应的
currentMode: RunLoop当前所处于的模式
Modes: 多个mode的集合
commonModes: 是一个字符串的集合
commonModeItems: 也是一个集合，包含了多个Observer/Timer/Source

CFRunLoopMode

CFRunLoopMode.png

name: 对应的是某个RunLoopMode的名称,比如RunLoop.defualt,实际上是别名的字符串
sources0和sources1是个集合类型的数据结构
observers和timers是一个数组

Source

source0: 需要手动唤醒线程
source1: 具备唤醒线程的能力

Timer

timer是基于事件的定时器，其和NSTimer是toll-free bridged的
科普：toll-free bridged

Observer

我们可以通过注册一些ObServer来实现对RunLoop一些时间点的监测或观察

$\color{#3399FF}{那我们可以监测哪些时间点呢？}$

观测时间点

$\color{#B0171F}{kCFRunLoopEntry:}$ 当Runloop准备启动的时候，会有个kCFRunLoopEntry的回调通知
* $\color{#B0171F}{kCFRunLoopBeforeTimers: }$ 通知观察者Runloop将要对timer事件进行处理
$\color{#B0171F}{kCFRunLoopBeforeSources: }$ 通知观察者Runloop将要处理一些Source事件
$\color{#B0171F}{kCFRunLoopBeforeWatig: }$ 通知观察者Runloop将要进入休眠状态用户态->内核态
$\color{#B0171F}{kCFRunLoopAfterWatig: }$ 从内核态切换到用户态不久时发生
$\color{#B0171F}{kCFRunLoopExit: }$ 当前RunLoop退出

各个数据结构之间的关系

线程和RunLoop是一一对应的
RunLoop可以有n个mode
每一个mode都可以有m个Source,Timer,Observer

ModeRelationship.png

当RunLoop运行在某个mode上面的时候，如果另一个mode当中的timer事件或者Observer事件发生了回调，那么RunLoop是无法接收到的
这也就是RunLoop当中有多个mode的原因，实际上是起到了屏蔽的作用。
这也就是为什么，我们在滑动TableView的时候，我们的轮播图会暂停播放的原因

CommonMode的特殊性

* $\color{#FF0000}{CommonMode其实不是一个实际存在的MODE}$

实际上，它是同步Source/Timer/Observer到多个Mode中的一种 $\color{#FF0000}{技术解决方案}$

三，事件循环的实现机制

RunLoop流程.png

在RunLoop启动之后，会发送一个通知，告诉观察者即将进入RunLoop,之后RunLoop会将要处理Timer/Source0事件，之后正式进入Source0事件处理，如果有Source1需要处理，系统会通过一条goto语句来处理唤醒时收到的消息，反之线程就会将要休眠，此时发生用户态转换成核心态，再之后系统就会正式休眠，等待唤醒，而等待唤醒的条件有三个：Source1进行唤醒，timer事件发生，或者是外部手动唤醒，当系统被唤醒后，会给观察者再发生一个通知，循环到即将进入RunLoop,当程序被杀死的时候，才会即将退出RunLoop。

RunLoop的核心

RunLoop核心.png

当main函数进行处理后，系统会调用mach_msg()函数，于是就发生了系统调用，把控制权交给核心态，然后mach_msg()在一定条件下（Source1，timer，手动唤醒），会把控制权交给用户态，当前app的主运行循环会被唤醒

RunLoopObserver与Autorelease Pool的关系

RunLoopAndAutoReleasePool.jpg

UIKit 通过 RunLoopObserver 在 RunLoop 两次 Sleep 间对 Autorelease Pool 进行 Pop 和 Push 将这次 Loop 中产生的 Autorelease 对象释放。

RunLoop的机制

主线程 (有 RunLoop 的线程) 几乎所有函数都从以下六个之一的函数调起:

CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION
CFRunloop is calling out to an abserver callback function
用于向外部报告 RunLoop 当前状态的更改，框架中很多机制都由 RunLoopObserver 触发，如 CAAnimation
CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK
CFRunloop is calling out to a block
消息通知、非延迟的perform、dispatch调用、block回调、KVO
CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE
CFRunloop is servicing the main desipatch queue
CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION
CFRunloop is calling out to a timer callback function
延迟的perform, 延迟dispatch调用
CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION
CFRunloop is calling out to a source 0 perform function
处理App内部事件、App自己负责管理（触发），如UIEvent、CFSocket。普通函数调用，系统调用
CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION
CFRunloop is calling out to a source 1 perform function
由RunLoop和内核管理，Mach port驱动，如CFMachPort、CFMessagePort

四，RunLoop和NSTimer

NSTimer怎样保证参数的生命周期

NSTimer可以选择是否重复执行，为了保证NSTimer调用的方法中传递的对象生命周期，NSTimer会对外界传递的对象进行一次retain。
如果是一次性调用的NSTimer，会在本次调用完毕之后invalidate掉NSTimer自身，而NSTimer做retain的对象也会被进行一次release。但是如果是多次重复调用的NSTimer，就需要我们自己在某个特定的时刻来invalidate掉NSTimer，这个invalidate的时刻是根据我们代码情况来自己决定的，否则将会一直存在。
下面的方法我们先创建了一个Object对象，然后添加了一个NSTimer(关于NSTimer和Runloop后面再讲)，并且进行了一次release，这时Object并没有被释放，而是被NSTimer进行了一次retain，我们通过在Object的dealloc方法中打印就可以知道是否被释放。
在本次NSTimer的Timer所调用方法调用完毕之后，NSTimer会invalidate自身，而Object对象也会被释放。

Object *object = [[Object alloc] init]; [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:5 target:object selector:@selector(timerAction:) userInfo:nil repeats:NO]; [object release];

而通过下面这种方式创建的Timer就不会被NSTimer自动释放，因为这次调用是重复调用，必须我们显示的进行invalidate，NSTimer才会消失，这时Object对象也就会释放了。

Object *object = [[Object alloc] init]; [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:5 target:object selector:@selector(timerAction:) userInfo:nil repeats:YES]; [object release];

我们前面做演示的代码创建的NSTimer会默认为我们添加到Runloop的NSDefaultRunLoopMode中，而且由于是在主线程中，所以Runloop是开启的，不需要我们手动打开。
在我们进行多线程编程时，所有的Source都需要添加到Runloop中才能生效，对于我们的NSTimer当然也需要添加到Runloop中才能生效。如果一个Runloop中没有任何Source的话，会立即退出的。而主线程的Runloop在程序运行时，系统就已经为我们添加了很多Source到Runloop中，所以主线程的Runloop是一直存在的，我们可以通过打印MainThread中的Runloop来查看所包含的Source。
下面的代码就没有添加到Runloop中，所以这个NSTimer永远也不会发生作用，这是一份错误的代码示例。

` Object *object = [[Object alloc] init];

NSTimer *timer = [[NSTimer alloc] initWithFireDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:1] interval:1 target:object selector:@selector(timerAction:) userInfo:nil repeats:NO];
[object release]; `

在iOS多线程中，每一个线程都有一个Runloop，但是只有主线程的Runloop默认是打开的，其他子线程也就是我们创建的线程的Runloop默认是关闭的，需要我们手动运行。
我们可以通过[NSRunLoop currentRunLoop]来获得当前线程的Runloop，并且调用[runloop addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode]方法将定时器添加到Runloop中，最后一定不要忘记调用Runloop的run方法将当前Runloop开启，否则NSTimer永远也不会运行。

五，补充：AFNetworking中RunLoop的创建

`+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
@autoreleasepool {
[[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];

    NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
     // 这里主要是监听某个 port，目的是让这个 Thread 不会回收
    [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode]; 
    [runLoop run];
}

`+ (NSThread *)networkRequestThread {
static NSThread *_networkRequestThread = nil;

static dispatch_once_t oncePredicate;

dispatch_once(&oncePredicate, ^{
    _networkRequestThread =
    [[NSThread alloc] initWithTarget:self
                            selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:)
                              object:nil];
    [_networkRequestThread start];
});
return _networkRequestThread;