RunLoop初级

当前环境: Xcode10.0 Swift4.2 iOS SDK 12.1
RunLoop 概念
一般来讲,一个线程一次只能执行一个任务,执行完成后线程就会退出。如果我们需要一个机制,让线程能随时处理事件但并不退出,通常的代码逻辑是这样的:
function loop() {
initialize();
do {
var message = get_next_message();
process_message(message);
} while (message != quit);
}
这种模型通常被称作 Event
Loop
。 Event
Loop
在很多系统和框架里都有实现,比如 Node.js
的事件处理,再比如 OSX/iOS
里的 RunLoop
。实现这种模型的关键点在于:如何管理事件/消息,如何让线程在没有处理消息时休眠以避免资源占用、在有消息到来时立刻被唤醒。
所以,RunLoop
实际上就是一个对象,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(比如传入 quit 的消息),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。
CFRunLoopRef
的代码是开源的,你可以在这里 http://opensource.apple.com/tarballs/CF/ 下载到整个 CoreFoundation 的源码来查看。
Swift 开源后,苹果又维护了一个跨平台的 CoreFoundation 版本:https://github.com/apple/swift-corelibs-foundation/,这个版本的源码可能和现有 iOS 系统中的实现略不一样,但更容易编译,而且已经适配了 Linux/Windows。
RunLoop 与线程的关系
首先,iOS 开发中能遇到两个线程对象: pthread_t
和 NSThread
。过去苹果有份文档标明了 NSThread
只是 pthread_t
的封装,但那份文档已经失效了,现在它们也有可能都是直接包装自最底层的 mach thread
。苹果并没有提供这两个对象相互转换的接口,但不管怎么样,可以肯定的是 pthread_t
和 NSThread
是一一对应的。比如,你可以通过 pthread_main_thread_np()
或 [NSThread mainThread]
来获取主线程;也可以通过 pthread_self()
或 [NSThread currentThread]
来获取当前线程。CFRunLoop
是基于 pthread
来管理的。
苹果不允许直接创建 RunLoop
,它只提供了两个自动获取的函数:CFRunLoopGetMain()
和 CFRunLoopGetCurrent()
。 这两个函数内部的逻辑大概是下面这样:
/// 全局的Dictionary,key 是 pthread_t, value 是 CFRunLoopRef
static CFMutableDictionaryRef loopsDic;
/// 访问 loopsDic 时的锁
static CFSpinLock_t loopsLock;
/// 获取一个 pthread 对应的 RunLoop。
CFRunLoopRef _CFRunLoopGet(pthread_t thread) {
OSSpinLockLock(&loopsLock);
if (!loopsDic) {
// 第一次进入时,初始化全局Dic,并先为主线程创建一个 RunLoop。
loopsDic = CFDictionaryCreateMutable();
CFRunLoopRef mainLoop = _CFRunLoopCreate();
CFDictionarySetValue(loopsDic, pthread_main_thread_np(), mainLoop);
}
/// 直接从 Dictionary 里获取。
CFRunLoopRef loop = CFDictionaryGetValue(loopsDic, thread));
if (!loop) {
/// 取不到时,创建一个
loop = _CFRunLoopCreate();
CFDictionarySetValue(loopsDic, thread, loop);
/// 注册一个回调,当线程销毁时,顺便也销毁其对应的 RunLoop。
_CFSetTSD(..., thread, loop, __CFFinalizeRunLoop);
}
OSSpinLockUnLock(&loopsLock);
return loop;
}
CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain() {
return _CFRunLoopGet(pthread_main_thread_np());
}
CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent() {
return _CFRunLoopGet(pthread_self());
}
从上面的代码可以看出,线程和 RunLoop
之间是一一对应的,其关系是保存在一个全局的 Dictionary 里。线程刚创建时并没有 RunLoop
,如果你不主动获取,那它一直都不会有。RunLoop 的创建是发生在第一次获取时,RunLoop 的销毁是发生在线程结束时。你只能在一个线程的内部获取其 RunLoop
(主线程除外
)。
总结
RunLoop
是为了保持线程存活而生的,没有RunLoop
的线程当执行完任务就会退出。在 iOS 当中,
MainThread
默认RunLoop
是开启的,平时无任务处于休眠状态,一旦接收到其他线程回调,RunLoop
被唤醒,开始执行任务。iOS 底层是用
Mach
框架进行线程信息的传递的,比如操作系统,内核线程有消息需要告诉当前 App 的主线程,那么操作系统就会发送Message
通过Mach
框架,App 的 MainThread 的RunLoop
一直监听Mach Port
,一旦有消息,就会唤醒 MainThread,来处理收到的消息。iOS 中,主线线程默认
RunLoop
开启,子线程RunLoop
默认不会创建,开发者不能直接创建RunLoop
,需要在线程的上下文中获取(在子线程调用RunLoop.current
,如果子线程没有RunLoop
就会创建一个RunLoop
)let queue = DispatchQueue(label: "SomeQueue") queue.async { let currentThread = Thread.current currentThread.name = "常驻后台线程" // 当前子线程 如果没有RunLoop会自动创建一个RunLoop let runloop = RunLoop.current // 一定要 执行run 否则RunLoop不会工作。 runloop.run() print("currentThread:\(currentThread)") }
本文参考: https://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/ https://developer.apple. com/library/archive/documentation/Cocoa/Conceptual/Multithreading/RunLoopManagement/RunLoopManagement.html
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