Runloop應用場景

1、AutoreleasePool

App啓動後,蘋果在主線程 RunLoop 裏註冊了兩個 Observer,其回調都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。

第一個 Observer 監視的事件是 Entry(即將進入Loop),其回調內會調用 _objc_autoreleasePoolPush() 創建自動釋放池。其 order 是-2147483647,優先級最高,保證創建釋放池發生在其他所有回調之前。

第二個 Observer 監視了兩個事件: BeforeWaiting(準備進入休眠) 時調用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 釋放舊的池並創建新池;Exit(即將退出Loop) 時調用 _objc_autoreleasePoolPop() 來釋放自動釋放池。這個 Observer 的 order 是 2147483647,優先級最低,保證其釋放池子發生在其他所有回調之後。

在主線程執行的代碼,通常是寫在諸如事件回調、Timer回調內的。這些回調會被 RunLoop 創建好的 AutoreleasePool 環繞着,所以不會出現內存泄漏,開發者也不必顯示創建 Pool 了。

2、定時器

NSTimer 其實就是 CFRunLoopTimerRef,他們之間是 toll-free bridged 的。一個 NSTimer 註冊到 RunLoop 後,RunLoop 會爲其重複的時間點註冊好事件。例如 10:00, 10:10, 10:20 這幾個時間點。RunLoop爲了節省資源,並不會在非常準確的時間點回調這個Timer。Timer 有個屬性叫做 Tolerance (寬容度),標示了當時間點到後,容許有多少最大誤差。

如果某個時間點被錯過了,例如執行了一個很長的任務,則那個時間點的回調也會跳過去,不會延後執行。就比如等公交,如果 10:10 時我忙着玩手機錯過了那個點的公交,那我只能等 10:20 這一趟了。

CADisplayLink 是一個和屏幕刷新率一致的定時器(但實際實現原理更復雜,和 NSTimer 並不一樣,其內部實際是操作了一個 Source)。如果在兩次屏幕刷新之間執行了一個長任務,那其中就會有一幀被跳過去(和 NSTimer 相似),造成界面卡頓的感覺。在快速滑動TableView時,即使一幀的卡頓也會讓用戶有所察覺。Facebook 開源的 AsyncDisplayLink 就是爲了解決界面卡頓的問題,其內部也用到了 RunLoop,這個稍後我會再單獨寫一頁博客來分析。

3、PerformSelecter

當調用 NSObject 的 performSelecter:afterDelay: 後,實際上其內部會創建一個 Timer 並添加到當前線程的 RunLoop 中。所以如果當前線程沒有 RunLoop,則這個方法會失效。

當調用 performSelector:onThread: 時,實際上其會創建一個 Timer 加到對應的線程去,同樣的,如果對應線程沒有 RunLoop 該方法也會失效。

4、事件響應

蘋果註冊了一個 Source1 (基於 mach port 的) 用來接收系統事件,其回調函數爲 __IOHIDEventSystemClientQueueCallback()。

當一個硬件事件(觸摸/鎖屏/搖晃等)發生後,首先由 IOKit.framework 生成一個 IOHIDEvent 事件並由 SpringBoard 接收。SpringBoard 只接收按鍵(鎖屏/靜音等),觸摸,加速,接近傳感器等幾種 Event,隨後用 mach port 轉發給需要的App進程。隨後蘋果註冊的那個 Source1 就會觸發回調,並調用 _UIApplicationHandleEventQueue() 進行應用內部的分發。

_UIApplicationHandleEventQueue() 會把 IOHIDEvent 處理幷包裝成 UIEvent 進行處理或分發,其中包括識別 UIGesture/處理屏幕旋轉/發送給 UIWindow 等。通常事件比如 UIButton 點擊、touchesBegin/Move/End/Cancel 事件都是在這個回調中完成的。

5、手勢識別

當上面的 _UIApplicationHandleEventQueue() 識別了一個手勢時,其首先會調用 Cancel 將當前的 touchesBegin/Move/End 系列回調打斷。隨後系統將對應的 UIGestureRecognizer 標記爲待處理。

蘋果註冊了一個 Observer 監測 BeforeWaiting (Loop即將進入休眠) 事件,這個Observer的回調函數是 _UIGestureRecognizerUpdateObserver(),其內部會獲取所有剛被標記爲待處理的 GestureRecognizer,並執行GestureRecognizer的回調。

當有 UIGestureRecognizer 的變化(創建/銷燬/狀態改變)時,這個回調都會進行相應處理。

6、界面更新

當在操作 UI 時,比如改變了 Frame、更新了 UIView/CALayer 的層次時,或者手動調用了 UIView/CALayer 的 setNeedsLayout/setNeedsDisplay方法後,這個 UIView/CALayer 就被標記爲待處理,並被提交到一個全局的容器去。

蘋果註冊了一個 Observer 監聽 BeforeWaiting(即將進入休眠) 和 Exit (即將退出Loop) 事件,回調去執行一個很長的函數:
_ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv()。這個函數裏會遍歷所有待處理的 UIView/CAlayer 以執行實際的繪製和調整,並更新 UI 界面。

這個函數內部的調用棧大概是這樣的:

_ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv()
    QuartzCore:CA::Transaction::observer_callback:
        CA::Transaction::commit();
            CA::Context::commit_transaction();
                CA::Layer::layout_and_display_if_needed();
                    CA::Layer::layout_if_needed();
                        [CALayer layoutSublayers];
                            [UIView layoutSubviews];
                    CA::Layer::display_if_needed();
                        [CALayer display];
                            [UIView drawRect];

 

 

7、關於GCD

實際上 RunLoop 底層也會用到 GCD 的東西。但同時 GCD 提供的某些接口也用到了 RunLoop, 例如 dispatch_async()。

當調用 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block) 時,libDispatch 會向主線程的 RunLoop 發送消息,RunLoop會被喚醒,並從消息中取得這個 block,並在回調 __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__() 裏執行這個 block。但這個邏輯僅限於 dispatch 到主線程,dispatch 到其他線程仍然是由 libDispatch 處理的。

8、關於網絡請求

iOS 中,關於網絡請求的接口自下至上有如下幾層:

CFSocket
CFNetwork       ->ASIHttpRequest
NSURLConnection ->AFNetworking
NSURLSession    ->AFNetworking2, Alamofire

• CFSocket 是最底層的接口,只負責 socket 通信。
• CFNetwork 是基於 CFSocket 等接口的上層封裝,ASIHttpRequest 工作於這一層。
• NSURLConnection 是基於 CFNetwork 的更高層的封裝,提供面向對象的接口,AFNetworking 工作於這一層。
• NSURLSession 是 iOS7 中新增的接口,表面上是和 NSURLConnection 並列的,但底層仍然用到了 NSURLConnection 的部分功能 (比如 com.apple.NSURLConnectionLoader 線程),AFNetworking2 和 Alamofire 工作於這一層。

下面主要介紹下 NSURLConnection 的工作過程。

通常使用 NSURLConnection 時,你會傳入一個 Delegate,當調用了 [connection start] 後,這個 Delegate 就會不停收到事件回調。實際上,start 這個函數的內部會會獲取 CurrentRunLoop,然後在其中的 DefaultMode 添加了4個 Source0 (即需要手動觸發的Source)。CFMultiplexerSource 是負責各種 Delegate 回調的,CFHTTPCookieStorage 是處理各種 Cookie 的。

當開始網絡傳輸時,我們可以看到 NSURLConnection 創建了兩個新線程:com.apple.NSURLConnectionLoader 和 com.apple.CFSocket.private。其中 CFSocket 線程是處理底層 socket 連接的。NSURLConnectionLoader 這個線程內部會使用 RunLoop 來接收底層 socket 的事件,並通過之前添加的 Source0 通知到上層的 Delegate。

RunLoop_network

NSURLConnectionLoader 中的 RunLoop 通過一些基於 mach port 的 Source 接收來自底層 CFSocket 的通知。當收到通知後,其會在合適的時機向 CFMultiplexerSource 等 Source0 發送通知,同時喚醒 Delegate 線程的 RunLoop 來讓其處理這些通知。CFMultiplexerSource 會在 Delegate 線程的 RunLoop 對 Delegate 執行實際的回調。

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