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附录-OC源码-Runloop： 数据结构源码解析`CFRunLoopSourceRef`,`CFRunLoopTimerRef`,`CFRunLoopObserverRef `,`CFRunLoopRef`,`_block_item`

  • Jul 02, 2020
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源码来源: https://opensource.apple.com/tarballs/CF/
使用的源码版本: CF-1151.16.tar

部分解释和源码中看不懂的含义参考自:
深入理解RunLoop | Garan no dou(15 年的老文章了,代码较旧)

下面内容只涉及核心字段, 目的是了解 runloop 数据结构及各结构体之间的关系以及其整体设计思路
剩余的很多字段是在 runloop 执行时, 用于记录某些变量用的, 暂时不细究

一.runloop 是什么 从这里我们知道, runloop 有四个基本概念 Thread, Runloop,Mode,Item
其中后面三个概念属于 Runloop,
数据结构关系是:

  • Thread 与 Runloop 一对一
  • 一个 Runloop 包含多个 Mode, 一个 Mode 中包含多个 Item
  • Item 分为三种 Source, Timer, Observer
  • Source 又分为两种: Source0, Source1

除了 Thread 是用的 pthread_t 外整体关系如下图所示:

从右到左讲起

CFRunLoopSourceRef & __CFRunLoopSource

CFRunLoopSourceRef , 接口中常见的类型, 本质是 __CFRunLoopSource 的指针类型

__CFRunLoopSource的核心属性:

  • CFMutableBagRef: 所属的 runloop
  • union 是联合体, 理解为下面描述的所有字段都在同一块内存地址, 并且同时只能是其中一个
  • version0: 上面提到的 source 0: 需要手动触发唤醒的事件,
  • version1: 上面提到的 source 1: 由内核触发事件, 基于端口的线程通信, 能主动唤醒 Runloop
    具体 source 0 和 source 1 见正文部分 一.数据结构
// 省略一部分字段  
struct __CFRunLoopSource {  
    CFMutableBagRef _runLoops;  
    union {  
			CFRunLoopSourceContext version0;    /* immutable, except invalidation */  
			CFRunLoopSourceContext1 version1;   /* immutable, except invalidation */  
    } _context;  
};

CFRunLoopTimerRef & __CFRunLoopTimer

CFRunLoopObserverRef, 接口中常见的类型, 本质是 __CFRunLoopTimer 的指针类型

__CFRunLoopTimer 核心部分:

  • runloop: 所属 Runloop
  • rlModes: 所属的 mode
  • nextFireDate: 下一次触发时间
  • interval: 触发间隔
  • tolerance: 时间宽容度(误差?)
  • _fireTSR: 根据 runloopRun 函数来看,应该是触发的时间
  • _callout: 触发时执行的事件回调

从其中的从属关系来看, Timer 不像其他 Item(Source, Observer)他不是隶属于某个的 Modes 的

typedef void (*CFRunLoopObserverCallBack)(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info);  
  
struct __CFRunLoopTimer {  
    CFRunLoopRef _runLoop;  
    CFMutableSetRef _rlModes;  
    CFAbsoluteTime _nextFireDate;  
    CFTimeInterval _interval;       /* immutable */  
    CFTimeInterval _tolerance;          /* mutable */  
    uint64_t _fireTSR;          /* TSR units */  
    CFRunLoopTimerCallBack _callout;    /* immutable */  
    CFRunLoopTimerContext _context; /* immutable, except invalidation */  
};

CFRunLoopObserverRef & __CFRunLoopObserver

CFRunLoopObserverRef, 接口中常见的类型, 本质是 __CFRunLoopObserver的指针类型

typedef struct CF_BRIDGED_MUTABLE_TYPE(id) __CFRunLoopObserver * CFRunLoopObserverRef;

__CFRunLoopObserver 的核心属性:

  • runloop: 所属的 runloop
  • _activities: runloop 的活动状态, 本质是个整型
  • _callout : 回调函数, 本质是个函数指针
  • _context : 上下文, 存放了一些 observer 的描述信息
typedef unsigned long long CFOptionFlags;  
typedef void (*CFRunLoopObserverCallBack)(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info);  
  
// 省略了一部分字段  
struct __CFRunLoopObserver {  
    CFRunLoopRef _runLoop;  
    CFOptionFlags _activities;      /* immutable */  
    CFRunLoopObserverCallBack _callout; /* immutable */  
    CFRunLoopObserverContext _context;  /* immutable, except invalidation */  
};

CFRunLoopObserverContext: Observer 信息

typedef struct {  
    CFIndex version;  
    void *  info;  
    const void *(*retain)(const void *info);  
    void    (*release)(const void *info);  
    CFStringRef (*copyDescription)(const void *info);  
} CFRunLoopObserverContext;

CFRunLoopRef & __CFRunLoop

CFRunLoopRef 也是我们在接口中常见的类型, 本质是__CFRunLoop的指针类型

typedef struct CF_BRIDGED_MUTABLE_TYPE(id) __CFRunLoop * CFRunLoopRef;

__CFRunLoop的核心属性:

  • _modes: runloop 所拥有的所有 mode
  • _currentMode: runloop 中当前的 mod
  • _commonModes: runloop 中被标记为 Common 的 modes
  • _commonModeItems: runloop 中被标记为 Common 的 items(Observer, Timer, Source)

runloop 执行时, 有一部分的 mode 或者 item 可以手动加入 Common 中, 起到这么一个作用:
所有加入了 _commonModeItems 中的内容, 会在执行时被自动同步到加入 _commonModes 的 Mode 中

// 省略了一部分字段  
struct __CFRunLoop {  
		CFMutableSetRef _modes;  
		CFRunLoopModeRef _currentMode;  
		CFMutableSetRef _commonModes;  
		CFMutableSetRef _commonModeItems;  
};

CFRunLoopModeRef & __CFRunLoopMode

CFRunLoopModeRef 是比较常见的类型, 本质就是__CFRunLoopMode 的指针类型

typedef struct __CFRunLoopMode *CFRunLoopModeRef;

先看 __CFRunLoopMode 的核心属性:

  • mode 名字
  • _pthread: 对应的线程;
  • source0: 上面 [__CFRunLoopSource]https://mjxin.github.io/2020/07/02/OC%E5%9F%BA%E7%9F%B3-Runloop-%E9%99%84%E5%BD%95-%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84%E6%BA%90%E7%A0%81%E8%A7%A3%E6%9E%90.html#cfrunloopsourceref–__cfrunloopsource),Source 0 的集合
  • source1: 上面 __CFRunLoopSource,Source 1 的集合
  • observers: 上面 __CFRunLoopObserver, observer 的集合
  • timers: 上面 __CFRunLoopTimer, Timer 的集合
  • _blocks_head: 存储被 dispatch_sync,dispatch_async到当前 runloop 中的 block(头结点)
  • _blocks_tail: 存储被 dispatch_sync,dispatch_async到当前 runloop 中的 block(尾结点)
  • 上面这两很明显是个链表 
    // 省略了一部分字段  
struct __CFRunLoopMode {  
      CFStringRef _name;  
      CFMutableSetRef _sources0;  
      CFMutableSetRef _sources1;  
      CFMutableArrayRef _observers;  
      CFMutableArrayRef _timers;  
      struct _block_item *_blocks_head;  
      struct _block_item *_blocks_tail;  
};

  • 不属于 Runloop 三元素但被用到的数据结构

    _block_item: 就是我们 dispatch 进来的 block

    可以看到我们的 block 被封装为了链表结构

    • _next: 下一个节点
    • _mode: block 所在的模式
    • _block: block 的函数体 
      struct _block_item {  
  struct _block_item *_next;  
  CFTypeRef _mode;    // CFString or CFSet  
  void (^_block)(void);  
};

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