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如何理解主线程与主Runloop

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Pre

  • macOS：Catalina 10.15.7

  • Xcode：12.3

  • objc4：objc4-787.1

基本概念

CFRunloop

  1. CFRunLoop对象监视任务的输入源，并在它们准备好进行处理时分派控制。

  2. 运行循环可以监视三种类型的对象:CFRunLoopSource、CFRunLoopTimer和CFRunLoopObserver。

  3. 添加到运行循环中的每个源、计时器和观察者必须与一个或多个运行循环模式相关联。

  4. Core Foundation定义了一种特殊的伪模式，称为common modes，它允许您将多个模式与给定的source、timer或observer关联起来。

  5. 每个线程只有一个运行循环。你既不创建也不销毁线程的运行循环。Core Foundation会根据需要自动为您创建它。

  6. 运行循环可以递归地运行。您可以在任何运行循环调用中调用CFRunLoopRun或CFRunLoopRunInMode，并在当前线程的调用堆栈上创建嵌套的运行循环激活。

  7. Cocoa应用程序构建在CFRunLoop之上，实现它们自己的高级事件循环。在编写应用程序时，可以将源代码、计时器和观察者添加到它们的运行循环对象和模式中。然后，您的对象将作为常规应用程序事件循环的一部分被监视。使用NSRunLoop的gettcfrunloop方法可以得到对应的CFRunLoopRef类型。

NSRunloop

  • NSRunLoop是对Core Fundation中的CFRunloop的封装

  • NSRunLoop对象处理来自窗口系统的鼠标和键盘事件、NSPort对象和NSConnection对象等源的输入。NSRunLoop对象也会处理NSTimer事件。

  • 你的应用程序既不创建也不显式管理NSRunLoop对象。每个NSThread对象(包括应用程序的主线程)都有一个根据需要自动创建的NSRunLoop对象。如果需要访问当前线程的运行循环，可以使用类方法currentRunLoop来实现。

  • 注意，从NSRunLoop的角度来看，NSTimer对象不是“输入”——它们是一种特殊的类型，这意味着当它们触发时，不会导致运行循环返回。

  • NSRunLoop类通常被认为是线程不安全的，它的方法应该只在当前线程的上下文中被调用。永远不要尝试调用运行在不同线程中的NSRunLoop对象的方法，因为这样做可能会导致意想不到的结果。

线程 & Runloop

先看结论！划重点！

  • Cocoa和Core Foundation都提供了运行循环对象（NSRunloop和CFRunloop）来帮助配置和管理线程的运行循环。

  • 应用程序不需要显式地创建这些对象；每个线程(包括主线程)都有一个关联的Runloop对象。

  • 作为应用程序启动过程的一部分，应用程序框架自动在主线程上设置并运行运行循环。而子线程需要显式地运行它们的运行循环。

  • 关系概括：App启动后，苹果在主线程创建了其关联的Runloop，并在该Runloop中注册两个Observer

    • 第一个事件：BeforeWaiting（准备进入休眠），回调内会调用_objc_autoreleasePoolPop()释放旧的池并调用_objc_autoreleasePoolPush()创建新的池

    • 第二个事件：Exit（即将退出Loop），回调内会调用_objc_autoreleasePoolPop()销毁自动释放池

    • 第一个Observer（优先级最高）监控的事件：Entry（即将进入Loop），回调内会调用_objc_autoreleasePoolPush()创建自动释放池

    • 第二个Observer（优先级最低）监控两个事件：

关系分析

  • 根据调用堆栈我们可以看出来，当调用UIApplicationMain()方法后，系统会自动为其创建相关联的Runloop。

  • 通过在main()函数首行即获取主线程与主runloop可以看到：此时主线程的runloop已经存在了。我们可以推测出主线程创建后即会创建对应的runloop，也就是说，主runloop在程序一启动就默认创建好了。 如何理解主线程与主Runloop 但是此时的主runloop中，还未添加相关观察者等等。

  • 当代码从main()开始执行，此时的runloop依然是一个空的结构体 如何理解主线程与主Runloop

  • 查看进入applicationDidLaunchingWithOptions:之前的调用堆栈 如何理解主线程与主Runloop 可以看到会为此时的主Runloop添加Source等相关信息

  • 走进applicationDidLaunchingWithOptions时,再通过po CFRunloopGetMain()获取此时的主Runloop信息，可以看到观察者、source等都已添加完成

// 截取部分
current mode = kCFRunLoopDefaultMode,
common modes = {type = mutable set, count = 2,
entries =>
	0 : {contents = "UITrackingRunLoopMode"}
	2 : {contents = "kCFRunLoopDefaultMode"}
}

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