轉自http://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop
剛纔發現原作者的博客打不開了,網上其他人轉載的格式特別亂不適合閱讀,而自己特別喜歡這篇博客,所有就轉載來以備不時之需。
RunLoop 是 iOS 和 OSX 開發中非常基礎的一個概念,這篇文章將從 CFRunLoop 的源碼入手,介紹 RunLoop 的概念以及底層實現原理。之後會介紹一下在 iOS 中,蘋果是如何利用 RunLoop 實現自動釋放池、延遲迴調、觸摸事件、屏幕刷新等功能的.
RunLoop 的概念
一般來講,一個線程一次只能執行一個任務,執行完成後線程就會退出。如果我們需要一個機制,讓線程能隨時處理事件但並不退出,通常的代碼邏輯是這樣的:
functionloop(){
initialize();
do{
varmessage=get_next_message();
process_message(message);
}while(message!=quit);
}
這種模型通常被稱作Event Loop。 Event Loop 在很多系統和框架裏都有實現,比如 Node.js 的事件處理,比如 Windows 程序的消息循環,再比如 OSX/iOS 裏的 RunLoop。實現這種模型的關鍵點在於:如何管理事件/消息,如何讓線程在沒有處理消息時休眠以避免資源佔用、在有消息到來時立刻被喚醒。
所以,RunLoop 實際上就是一個對象,這個對象管理了其需要處理的事件和消息,並提供了一個入口函數來執行上面 Event Loop 的邏輯。線程執行了這個函數後,就會一直處於這個函數內部 “接受消息->等待->處理” 的循環中,直到這個循環結束(比如傳入 quit 的消息),函數返回。
OSX/iOS 系統中,提供了兩個這樣的對象:NSRunLoop 和 CFRunLoopRef。CFRunLoopRef 是在 CoreFoundation 框架內的,它提供了純 C 函數的 API,所有這些 API 都是線程安全的。NSRunLoop 是基於 CFRunLoopRef 的封裝,提供了面向對象的 API,但是這些 API 不是線程安全的。
CFRunLoopRef 的代碼是開源的,你可以在這裏http://opensource.apple.com/tarballs/CF/下載到整個 CoreFoundation 的源碼來查看。(Update: Swift 開源後,蘋果又維護了一個跨平臺的 CoreFoundation 版本:https://github.com/apple/swift-corelibs-foundation/,這個版本的源碼可能和現有 iOS 系統中的實現略不一樣,但更容易編譯,而且已經適配了 Linux/Windows。)
RunLoop 與線程的關係
首先,iOS 開發中能遇到兩個線程對象: pthread_t 和 NSThread。過去蘋果有份文檔標明瞭 NSThread 只是 pthread_t 的封裝,但那份文檔已經失效了,現在它們也有可能都是直接包裝自最底層的 mach thread。蘋果並沒有提供這兩個對象相互轉換的接口,但不管怎麼樣,可以肯定的是 pthread_t 和 NSThread 是一一對應的。比如,你可以通過 pthread_main_thread_np() 或 [NSThread mainThread] 來獲取主線程;也可以通過 pthread_self() 或 [NSThread currentThread] 來獲取當前線程。CFRunLoop 是基於 pthread 來管理的。
蘋果不允許直接創建 RunLoop,它只提供了兩個自動獲取的函數:CFRunLoopGetMain() 和 CFRunLoopGetCurrent()。 這兩個函數內部的邏輯大概是下面這樣:
/// 全局的Dictionary,key 是 pthread_t, value 是 CFRunLoopRef
static CFMutableDictionaryRefloopsDic;
/// 訪問 loopsDic 時的鎖
static CFSpinLock_tloopsLock;
/// 獲取一個 pthread 對應的 RunLoop。
CFRunLoopRef_CFRunLoopGet(pthread _tthread){
OSSpinLockLock(&loopsLock);
if(!loopsDic){
// 第一次進入時,初始化全局Dic,並先爲主線程創建一個 RunLoop。
loopsDic = CFDictionaryCreateMutable();
CFRunLoopRef mainLoop = _CFRunLoopCreate();
CFDictionarySetValue(loopsDic,pthread_main_thread_np(),mainLoop);
}
/// 直接從 Dictionary 裏獲取。
CFRunLoopRef loop = CFDictionaryGetValue(loopsDic,thread));
if(!loop){
/// 取不到時,創建一個
loop = _CFRunLoopCreate();
CFDictionarySetValue(loopsDic,thread,loop);
/// 註冊一個回調,當線程銷燬時,順便也銷燬其對應的 RunLoop。
_CFSetTSD(...,thread,loop,__CFFinalizeRunLoop);
}
OSSpinLockUnLock(&loopsLock);
returnloop;
}
CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain(){
return_CFRunLoopGet(pthread_main_thread_np());
}
CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent(){
return_CFRunLoopGet(pthread_self());
}
從上面的代碼可以看出,線程和 RunLoop 之間是一一對應的,其關係是保存在一個全局的 Dictionary 裏。線程剛創建時並沒有 RunLoop,如果你不主動獲取,那它一直都不會有。RunLoop 的創建是發生在第一次獲取時,RunLoop 的銷燬是發生在線程結束時。你只能在一個線程的內部獲取其 RunLoop(主線程除外)。
RunLoop 對外的接口
在 CoreFoundation 裏面關於 RunLoop 有5個類:
- CFRunLoopRef
- CFRunLoopModeRef
- CFRunLoopSourceRef
- CFRunLoopTimerRef
- CFRunLoopObserverRef
其中 CFRunLoopModeRef 類並沒有對外暴露,只是通過 CFRunLoopRef 的接口進行了封裝。他們的關係如下:
一個 RunLoop 包含若干個 Mode,每個 Mode 又包含若干個 Source/Timer/Observer。每次調用 RunLoop 的主函數時,只能指定其中一個 Mode,這個Mode被稱作 CurrentMode。如果需要切換 Mode,只能退出 Loop,再重新指定一個 Mode 進入。這樣做主要是爲了分隔開不同組的 Source/Timer/Observer,讓其互不影響。
CFRunLoopSourceRef是事件產生的地方。Source有兩個版本:Source0 和 Source1。
- Source0 只包含了一個回調(函數指針),它並不能主動觸發事件。使用時,你需要先調用 CFRunLoopSourceSignal(source),將這個 Source 標記爲待處理,然後手動調用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 來喚醒 RunLoop,讓其處理這個事件。
- Source1 包含了一個 mach_port 和一個回調(函數指針),被用於通過內核和其他線程相互發送消息。這種 Source 能主動喚醒 RunLoop 的線程,其原理在下面會講到。
CFRunLoopTimerRef是基於時間的觸發器,它和 NSTimer 是toll-free bridged 的,可以混用。其包含一個時間長度和一個回調(函數指針)。當其加入到 RunLoop 時,RunLoop會註冊對應的時間點,當時間點到時,RunLoop會被喚醒以執行那個回調。
CFRunLoopObserverRef是觀察者,每個 Observer 都包含了一個回調(函數指針),當 RunLoop 的狀態發生變化時,觀察者就能通過回調接受到這個變化。可以觀測的時間點有以下幾個:
typedefCF_OPTIONS(CFOptionFlags,CFRunLoopActivity){
kCFRunLoopEntry=(1UL<<0), // 即將進入Loop
kCFRunLoopBeforeTimers=(1UL<<1), // 即將處理timer
TimerkCFRunLoopBeforeSources=(1UL<<2), // 即將處理source0
SourcekCFRunLoopBeforeWaiting=(1UL<<5), // 即將進入休眠
kCFRunLoopAfterWaiting=(1UL<<6), // 剛從休眠中喚醒
kCFRunLoopExit=(1UL<<7), // 即將退出Loop
};
上面的 Source/Timer/Observer 被統稱爲mode item,一個 item 可以被同時加入多個 mode。但一個 item 被重複加入同一個 mode 時是不會有效果的。如果一個 mode 中一個 item 都沒有,則 RunLoop 會直接退出,不進入循環。
RunLoop 的 Mode
CFRunLoopMode 和 CFRunLoop 的結構大致如下:
struct __CFRunLoopMode{
CFStringRef_name;// Mode Name, 例如 @"kCFRunLoopDefaultMode"
CFMutableSetRef_sources0;// Set
CFMutableSetRef_sources1;// Set
CFMutableArrayRef_observers;// Array
CFMutableArrayRef_timers;// Array
...
};
struct __CFRunLoop{
CFMutableSetRef_commonModes;// Set
CFMutableSetRef_commonModeItems;// Set
CFRunLoopModeRef_currentMode;// Current Runloop Mode
CFMutableSetRef_modes;// Set
...
};
這裏有個概念叫 “CommonModes”:一個 Mode 可以將自己標記爲"Common"屬性(通過將其 ModeName 添加到 RunLoop 的 “commonModes” 中)。每當 RunLoop 的內容發生變化時,RunLoop 都會自動將 _commonModeItems 裏的 Source/Observer/Timer 同步到具有 “Common” 標記的所有Mode裏。
應用場景舉例:主線程的 RunLoop 裏有兩個預置的 Mode:kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode。這兩個 Mode 都已經被標記爲"Common"屬性。DefaultMode 是 App 平時所處的狀態,TrackingRunLoopMode 是追蹤 ScrollView 滑動時的狀態。當你創建一個 Timer 並加到 DefaultMode 時,Timer 會得到重複回調,但此時滑動一個TableView時,RunLoop 會將 mode 切換爲 TrackingRunLoopMode,這時 Timer 就不會被回調,並且也不會影響到滑動操作。
有時你需要一個 Timer,在兩個 Mode 中都能得到回調,一種辦法就是將這個 Timer 分別加入這兩個 Mode。還有一種方式,就是將 Timer 加入到頂層的 RunLoop 的 “commonModeItems” 中。“commonModeItems” 被 RunLoop 自動更新到所有具有"Common"屬性的 Mode 裏去。
CFRunLoop對外暴露的管理 Mode 接口只有下面2個:
CFRunLoopAddCommonMode(CFRunLoopRefrunloop,CFStringRefmodeName);
CFRunLoopRunInMode(CFStringRefmodeName,...);
Mode 暴露的管理 mode item 的接口有下面幾個:
CFRunLoopAddSource(CFRunLoopRefrl,CFRunLoopSourceRefsource,CFStringRefmodeName);
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopRefrl,CFRunLoopObserverRefobserver,CFStringRefmodeName);
CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopRefrl,CFRunLoopTimerReftimer,CFStringRefmode);
CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopRefrl,CFRunLoopSourceRefsource,CFStringRefmodeName);
CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopRefrl,CFRunLoopObserverRefobserver,CFStringRefmodeName);
CFRunLoopRemoveTimer(CFRunLoopRefrl,CFRunLoopTimerReftimer,CFStringRefmode);
你只能通過 mode name 來操作內部的 mode,當你傳入一個新的 mode name 但 RunLoop 內部沒有對應 mode 時,RunLoop會自動幫你創建對應的 CFRunLoopModeRef。對於一個 RunLoop 來說,其內部的 mode 只能增加不能刪除。
蘋果公開提供的 Mode 有兩個:kCFRunLoopDefaultMode (NSDefaultRunLoopMode) 和 UITrackingRunLoopMode,你可以用這兩個 Mode Name 來操作其對應的 Mode。
同時蘋果還提供了一個操作 Common 標記的字符串:kCFRunLoopCommonModes (NSRunLoopCommonModes),你可以用這個字符串來操作 Common Items,或標記一個 Mode 爲 “Common”。使用時注意區分這個字符串和其他 mode name。
RunLoop 的內部邏輯
根據蘋果在文檔裏的說明,RunLoop 內部的邏輯大致如下:
其內部代碼整理如下 (太長了不想看可以直接跳過去,後面會有說明):
/// 用DefaultMode啓動
void CFRunLoopRun(void){
CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(),kCFRunLoopDefaultMode,1.0e10,false);
}
/// 用指定的Mode啓動,允許設置RunLoop超時時間
int CFRunLoopRunInMode(CFStringRefmodeName,CFTimeIntervalseconds,BooleanstopAfterHandle){
return CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(),modeName,seconds,returnAfterSourceHandled);
}
/// RunLoop的實現
int CFRunLoopRunSpecific(runloop,modeName,seconds,stopAfterHandle){
/// 首先根據modeName找到對應mode
CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(runloop,modeName,false);
/// 如果mode裏沒有source/timer/observer, 直接返回。
if(__CFRunLoopModeIsEmpty(currentMode)) return;
/// 1. 通知 Observers: RunLoop 即將進入 loop。
__CFRunLoopDoObservers(runloop,currentMode,kCFRunLoopEntry);
/// 內部函數,進入loop
__CFRunLoopRun(runloop,currentMode,seconds,returnAfterSourceHandled){
BooleansourceHandledThisLoop=NO;
intretVal=0;
do{
/// 2. 通知 Observers: RunLoop 即將觸發 Timer 回調。
__CFRunLoopDoObservers(runloop,currentMode,kCFRunLoopBeforeTimers);
/// 3. 通知 Observers: RunLoop 即將觸發 Source0 (非port) 回調。
__CFRunLoopDoObservers(runloop,currentMode,kCFRunLoopBeforeSources);
/// 執行被加入的block
__CFRunLoopDoBlocks(runloop,currentMode);
/// 4. RunLoop 觸發 Source0 (非port) 回調。
sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(runloop,currentMode,stopAfterHandle);
/// 執行被加入的block
__CFRunLoopDoBlocks(runloop,currentMode);
/// 5. 如果有 Source1 (基於port) 處於 ready 狀態,直接處理這個 Source1 然後跳轉去處理消息。
if(__Source0DidDispatchPortLastTime){
BooleanhasMsg=__CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort,&msg)
if(hasMsg)gotohandle_msg;
}
/// 通知 Observers: RunLoop 的線程即將進入休眠(sleep)。
if(!sourceHandledThisLoop){
__CFRunLoopDoObservers(runloop,currentMode,kCFRunLoopBeforeWaiting);
}
/// 7. 調用 mach_msg 等待接受 mach_port 的消息。線程將進入休眠, 直到被下面某一個事件喚醒。
/// • 一個基於 port 的Source 的事件。
/// • 一個 Timer 到時間了
/// • RunLoop 自身的超時時間到了
/// • 被其他什麼調用者手動喚醒
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet,&msg,sizeof(msg_buffer),&livePort){
mach_msg(msg,MACH_RCV_MSG,port);// thread wait for receive msg
}
/// 8. 通知 Observers: RunLoop 的線程剛剛被喚醒了。
__CFRunLoopDoObservers(runloop,currentMode,kCFRunLoopAfterWaiting);
/// 收到消息,處理消息。
handle_msg:
/// 9.1 如果一個 Timer 到時間了,觸發這個Timer的回調。
if(msg_is_timer){
__CFRunLoopDoTimers(runloop,currentMode,mach_absolute_time())
}
/// 9.2 如果有dispatch到main_queue的block,執行block。
elseif(msg_is_dispatch){
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
}
/// 9.3 如果一個 Source1 (基於port) 發出事件了,處理這個事件
else{
CFRunLoopSourceRefsource1 = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(runloop,currentMode,livePort);
sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(runloop,currentMode,source1,msg);
if(sourceHandledThisLoop){
mach_msg(reply,MACH_SEND_MSG,reply);
}
}
/// 執行加入到Loop的block
__CFRunLoopDoBlocks(runloop,currentMode);
if(sourceHandledThisLoop&&stopAfterHandle){
/// 進入loop時參數說處理完事件就返回。
retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
}else if(timeout){
/// 超出傳入參數標記的超時時間了
retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
}else if(__CFRunLoopIsStopped(runloop)){
/// 被外部調用者強制停止了
retVal = kCFRunLoopRunStopped;
}else if(__CFRunLoopModeIsEmpty(runloop,currentMode)){
/// source/timer/observer一個都沒有了
retVal = kCFRunLoopRunFinished;
}
/// 如果沒超時,mode裏沒空,loop也沒被停止,那繼續loop。
}while(retVal==0);
}
/// 10. 通知 Observers: RunLoop 即將退出。
__CFRunLoopDoObservers(rl,currentMode,kCFRunLoopExit);
}
可以看到,實際上 RunLoop 就是這樣一個函數,其內部是一個 do-while 循環。當你調用 CFRunLoopRun() 時,線程就會一直停留在這個循環裏;直到超時或被手動停止,該函數纔會返回。
RunLoop 的底層實現
從上面代碼可以看到,RunLoop 的核心是基於 mach port 的,其進入休眠時調用的函數是 mach_msg()。爲了解釋這個邏輯,下面稍微介紹一下 OSX/iOS 的系統架構。
蘋果官方將整個系統大致劃分爲上述4個層次:
- 應用層包括用戶能接觸到的圖形應用,例如 Spotlight、Aqua、SpringBoard 等。
- 應用框架層即開發人員接觸到的 Cocoa 等框架。
- 核心框架層包括各種核心框架、OpenGL 等內容。
- Darwin 即操作系統的核心,包括系統內核、驅動、Shell 等內容,這一層是開源的,其所有源碼都可以在opensource.apple.com裏找到。
我們再深入看一下 Darwin 這個核心的架構:
其中,在硬件層上面的三個組成部分:Mach、BSD、IOKit (還包括一些上面沒標註的內容),共同組成了 XNU 內核。
XNU 內核的內環被稱作 Mach,其作爲一個微內核,僅提供了諸如處理器調度、IPC (進程間通信)等非常少量的基礎服務。
BSD 層可以看作圍繞 Mach 層的一個外環,其提供了諸如進程管理、文件系統和網絡等功能。
IOKit 層是爲設備驅動提供了一個面向對象(C++)的一個框架。
Mach 本身提供的 API 非常有限,而且蘋果也不鼓勵使用 Mach 的 API,但是這些API非常基礎,如果沒有這些API的話,其他任何工作都無法實施。在 Mach 中,所有的東西都是通過自己的對象實現的,進程、線程和虛擬內存都被稱爲"對象"。和其他架構不同, Mach 的對象間不能直接調用,只能通過消息傳遞的方式實現對象間的通信。"消息"是 Mach 中最基礎的概念,消息在兩個端口 (port) 之間傳遞,這就是 Mach 的 IPC (進程間通信) 的核心。
Mach 的消息定義是在 頭文件的,很簡單:
typedef struct{
mach_msg_header_theader;
mach_msg_body_tbody;
}mach_msg_base_t;
typedef struct{
mach_msg_bits_tmsgh_bits;
mach_msg_size_tmsgh_size;
mach_port_tmsgh_remote_port;
mach_port_tmsgh_local_port;
mach_port_name_tmsgh_voucher_port;
mach_msg_id_tmsgh_id;
}mach_msg_header_t;
一條 Mach 消息實際上就是一個二進制數據包 (BLOB),其頭部定義了當前端口 local_port 和目標端口 remote_port,發送和接受消息是通過同一個 API 進行的,其 option 標記了消息傳遞的方向:
mach_msg_return_t mach_msg(mach_msg_header_t *msg,
mach_msg_option_t option,
mach_msg_size_t send_size,
mach_msg_size_t rcv_size,
mach_port_name_t rcv_name,
mach_msg_timeout_t timeout,
mach_port_name_t notify);
爲了實現消息的發送和接收,mach_msg() 函數實際上是調用了一個 Mach 陷阱 (trap),即函數mach_msg_trap(),陷阱這個概念在 Mach 中等同於系統調用。當你在用戶態調用 mach_msg_trap() 時會觸發陷阱機制,切換到內核態;內核態中內核實現的 mach_msg() 函數會完成實際的工作,如下圖:
這些概念可以參考維基百科:System_call、Trap_(computing)。
RunLoop 的核心就是一個 mach_msg() (見上面代碼的第7步),RunLoop 調用這個函數去接收消息,如果沒有別人發送 port 消息過來,內核會將線程置於等待狀態。例如你在模擬器裏跑起一個 iOS 的 App,然後在 App 靜止時點擊暫停,你會看到主線程調用棧是停留在 mach_msg_trap() 這個地方。
關於具體的如何利用 mach port 發送信息,可以看看NSHipster 這一篇文章,或者這裏的中文翻譯 。
關於Mach的歷史可以看看這篇很有趣的文章:Mac OS X 背後的故事(三)Mach 之父 Avie Tevanian。
蘋果用 RunLoop 實現的功能
首先我們可以看一下 App 啓動後 RunLoop 的狀態:
可以看到,系統默認註冊了5個Mode:
- kCFRunLoopDefaultMode: App的默認 Mode,通常主線程是在這個 Mode 下運行的。
- UITrackingRunLoopMode: 界面跟蹤 Mode,用於 ScrollView 追蹤觸摸滑動,保證界面滑動時不受其他 Mode 影響。
- UIInitializationRunLoopMode: 在剛啓動 App 時第進入的第一個 Mode,啓動完成後就不再使用。
- GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系統事件的內部 Mode,通常用不到。
- kCFRunLoopCommonModes: 這是一個佔位的 Mode,沒有實際作用。
你可以在這裏看到更多的蘋果內部的 Mode,但那些 Mode 在開發中就很難遇到了。
當 RunLoop 進行回調時,一般都是通過一個很長的函數調用出去 (call out), 當你在你的代碼中下斷點調試時,通常能在調用棧上看到這些函數。下面是這幾個函數的整理版本,如果你在調用棧中看到這些長函數名,在這裏查找一下就能定位到具體的調用地點了:
{
/// 1. 通知Observers,即將進入RunLoop
/// 此處有Observer會創建AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPush();
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopEntry);
do{
/// 2. 通知 Observers: 即將觸發 Timer 回調。
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeTimers);
/// 3. 通知 Observers: 即將觸發 Source (非基於port的,Source0) 回調。
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeSources);
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);
/// 4. 觸發 Source0 (非基於port的) 回調。
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__(source0);
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);
/// 6. 通知Observers,即將進入休眠
/// 此處有Observer釋放並新建AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPop(); _objc_autoreleasePoolPush();
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeWaiting);
/// 7. sleep to wait msg.
mach_msg()->mach_msg_trap();
/// 8. 通知Observers,線程被喚醒
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopAfterWaiting);
/// 9. 如果是被Timer喚醒的,回調Timer
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__(timer);
/// 9. 如果是被dispatch喚醒的,執行所有調用 dispatch_async 等方法放入main queue 的 block
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(dispatched_block);
/// 9. 如果如果Runloop是被 Source1 (基於port的) 的事件喚醒了,處理這個事件
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__(source1);
}while(...);
/// 10. 通知Observers,即將退出RunLoop
/// 此處有Observer釋放AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPop();
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopExit);
}
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。
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。這個過程的詳細情況可以參考這裏。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。
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。
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: