壹：RunLoop和线程的关系

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时间 2022-07-13 03:16:00

壹：RunLoop和线程的关系

这里的RunLoop的源码参考了两个地址的源码，一个是GitHub上的https://github.com/apple/swift-corelibs-foundation中的runloop源码，一个是https://opensource.apple.com/source/CF/中的runloop源码，主要是以后者为准，因为后者猜测更接近为iOS上的版本，前者应该为其他平台上的实现版本。

RunLoop

RunLoop是和线程相关的基础架构的一部分。一般来说，一个线程执行完任务之后就会退出，但是这在Cocoa Touch中是行不通的，比如main thread，需要不停地去处理点击事件等等。而Runloop的目的就在于此，它让线程在有任务时工作，在无任务时休息。这种模型一般称为Event Loop，即事件循环，通常逻辑如下：

swift void CFRunLoopRun(void) { int result; do { result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), KCFRunLoopRunLoopDefaultMode, ...); } while (KCFRunLoopRunStopped != result && KCFRunLoopRunFinished != result); }

Event Loop是在程序中等待和派发事件或者消息的一种设计模式。当Event Loop形成一个程序的中央控制流时，通常情况下，称之为主循环。Event Loop在很多程序中都有实际的应用，比如Windows程序中的消息循环，MacOS中的事件循环等等。

而在iOS中RunLoop是一个对象，这个对象管理了需要处理的事件，并且提供了一个入口函数来处理。

swift let runloop = RunLoop.current() runloop.add(Port.init(), forMode: .common) runloop.run()

线程在执行了这个函数之后，就会一直处于“接受消息 -> 等待 -> 处理”的循环中，直到循环结束，函数返回。

在iOS中有两个类来管理RunLoop，一个是RunLoop类，一个是CFRunLoopRef。CFRunLoopRef是CoreFoundation框架封装了，提供了面向对象的API，所有这些API都是线程安全的。RunLoop是基于CFRunLoop的封装，提供了面向对象的API，但是这些API并不是线程安全的。

同时要注意RunLoop实例调用的run()方法并不是直接调用的该方法，而是封装的以下方法：

```swift extension RunLoop { public func run() { while run(mode: .default, before: Date.distantFuture) { } }

public func run(until limitDate: Date) {
    while run(mode: .default, before: limitDate) && limitDate.timeIntervalSinceReferenceDate > CFAbsoluteTimeGetCurrent() { }
}

......

} ```

RunLoop和线程

iOS中的线程，我们一般是使用Thread以及pthread_t 来管理的。通过开源的源码可以看到，Thread是封装了pthread_t的，而pthread_t是直接包装最底层的mach thread。同时Thread和pthread_t是一一相关的。

在Swift的Runloop中，Runloop对象是对CFRunLoop的封装，而CFRunLoop是基于pthread_t来进行管理的。

以下是RunLoop的部分源码：

```c typedef pthread_mutex_t CFLock_t;

/// 全局的dictionary：key是pthread_t, value是CFRunLoopRef static CFMutableDictionaryRef loopsDic = NULL; // 访问loopsDic的锁 static CFLock_t loopLock = (pthread_mutex_t)PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

// ** 这个方法只能通过Foundation来调用 // 比如Swift的Runloop封装CFRunloop，调用了_CFRunLoopGet2这个API，这个方法内部调用了_CFRunloopGet0 // 获取一个pthread对应的Runloop CFRunLoopRef _CFRunloopGet0(pthread_t thread) { // 1、首先添加互斥锁 pthread_mutex_lock(&loopLock);

//2、第一次进入，初始化全局Dic，并先为主线程创建一个RunLoop
if (!loopDic) {
    loopsDic = CFDictionaryCreateMutable();
    CFRunloopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_up());
    CFDictionarySetValue(loopsDic, pthread_main_thread_up(), mainLoop);
}

//3、直接从全局Dic中获取
CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(loopsDic, thread);

//4、如果取不到，那就创建一个
if (!loop) {
    loop = __CFRunLoopCreate(thread);
    CFDictionarySetValue(loopDic, thread, loop);
 }

//5、保证线程安全
// 注册回调关联：当thread被销毁时，这个runloop也会被销毁！
if (pthread_equal(t, thread_self())) {
    //TSD:Thread-share data 线程共享数据
    //这里当前thread会持有tsdTable，同时tsdtable->data[__CFTSDKeyRunLoop]的值设为loop
    _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL);

    if (0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunloopCntr)) {
        _CFSetTSD(_CFTSDKeyRunLoopCntr, __CFFinalizeRunLoop);
    }
}
return loop;

} ```

线程和RunLoop之间是一一对应的，保存在了一个全局的Dictionary中。线程创建的时候是没有RunLoop的，如果不主动获取，那它一直都不会有。RunLoop的创建是发生在第一次获取时，RunLoop的销毁是发生线程结束时。线程结束时会调用 __CFFinalizeRunLoop 方法，这个方法中会销毁全局的Dictionary中的Key-Value对。

除了全局的Dictionary之外，两者之间还有互相持有的关系，其一是CFRunLoop的结构体中持有pthread_t, 其二是pthread_t的TSD数据中也持有runloop。

``` // runLoop中持有pthread struct __CFRunLoop { ... _CFThreadRef _pthread; CFMutableSetRef _modes; ... }

// pthread中持有runloop static void __CFSDSetSpecific(void *arg) { pthread_setspecific(_CFTSDIndexKey, arg); }

static __CFTSDTable __CFTSDGetTable(const Boolean create) { ... __CFTSDTable table = (__CFTSDTable *)__CFTSDGetSpecific(); __CFTSDSetSpecific(table); ... return table; }

_CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL); ```

TSD

什么是pthread_t的TSD数据呢？

TSD的全称为：Thread-Specific Data即线程特有数据。TSD由具体的每一个线程来维护。TSD采用了一键多值的技术，即一个键对应多个不同的值，每个线程访问数据时通过访问该键来得到对应的数据

线程特有数据可以看作是一个二维的数组，key作为行的索引，而线程id作为列的索引。一个线程特有数据的key是一个不透明的pthread_key_t数据类型。在一个进程中的所有线程都可以使用这个key。即使所有的线程使用了一样的key，它们通过这个key访问到的或者修改的线程特有数据也是不同的。

| Keys | T1 Thread | T2 Thread | T3 Thread | T4 Thread | | --- | --- | --- | --- | --- | | K1（__CFTSDKeyRunLoop） | 6 | 56 | 4 | 3 | | K2 | 87 | 21 | 0 | 9 | | K3 | 23 | 12 | 61 | 2 | | K4 | 11 | 76 | 47 | 88 |

以上表为例，线程T2使用的K3对应的数据是12，而线程T3使用的K3对应的数据是61。

对应到我们的代码中上述代码中的最后一行：_CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL); key就是_CFTSDKeyRunLoop，而value就是当前的loop。也就是说线程都会将当前的loop存储在对应的线程特有数据中。

总结

以上介绍了RunLoop和线程的关系，严格来讲它们除了互相持有之外，还有一个全局的哈希表来存储它们的对应关系，这个哈希表的Key是线程，Value是RunLoop对象。

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