浅谈 iOS 中的 RunLoop

1）作用

• 让线程能随时处理事件但并不退出
  平常：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
• 处理 APP 中的各种事件「触摸、定时器、Selector时间」
• 节省 CPU 资源，提高性能：让CPU该做事时做事，该休息时休息
• main 函数启动了 RunLoop「UIApplicationMain 函数里启动，一直没有返回」 程序不会马上退出，保持持续运行状态

2）RunLoop 对象

iOS 有两套 API 访问和使用 RunLoop

• Foundation
  类：NSRunLoop「基于 CFRunLoopRef 的一层 OC包装」
• Core Foundation
  类：CFRunLoopRef
• 桥接 __bridge
  Foundation 框架 和 Core Foundation框架类型的转换需要桥接
  • F类型 → CF类型：CFStringRef CFDataType = (__bridge NSString*)FDataType
  • CF类型 → F类型：NSString *FDataType = (__bridge CFStringRef)CFDataType

3）RunLoop 和 线程

• 每一条线程都有 唯一 一个与之对应的 RunLoop 对象
• 主线程的 RunLoop自动创建好了，子线的 RunLoop 程需要自己创建
• RunLoop 在第一次获取时创建，在线程结束时销毁
  线程刚创建时并没有 RunLoop，如果你不主动获取，那它一直不会创建 RunLoop

4）RunLoop 相关类

I. CFRunLoopModeRef「RunLoop的运行模式」

• 一个 RunLoop 包含多个 Mode，每个 Mode 里有多个 Source「Set 存储」、Timer、Observer「Array 存储」
  如果RunLoop 所有的 Mode 里没有 Source、Timer，RunLoop 会退出「有Observer没用」

• 每次启动 RunLoop，只能指定一种 Mode，这个 Mode 被称作 CurrentMode

• 要切换 Mode 只能退出 Loop，在重新指定一个 Mode 进入
  这是为了分隔开不同组的 Source、Timer、Observer，让其互不干扰

系统默认注册了 5 个Mode

1. kCFRunLoopDefaultMode：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
2. UITrackingRunLoopMode：界面跟踪 Mode，用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他 Mode 影响

3. kCFRunLoopCommonModes：这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode
4. UIInitializationRunLoopMode：在刚启动 App 时第进入的第一个 Mode，启动完成后就不再使用
5. GSEventReceiveRunLoopMode：接受系统事件的内部 Mode，通常用不到

II. CFRunLoopTimerRef「基于时间的触发器，基本上就是 NSTimer」

1.已经自动添加到 RunLoop 中，默认模式是 kCFRunLoopDefaultMode

// 由于 CFRunLoopTimerRef 和 NSTimer 可以混用，这里使用 NSTimer
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
// 以下 2 中的代码等价于上面的代码

2.修改模式

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

// case1：定时器只运行在 NSDefaultRunLoopMode 下，一旦RunLoop进入其他模式，这个定时器就不会工作
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    
// case2：定时器会跑在标记为 common modes 的模式下
// 标记为common modes的模式：UITrackingRunLoopMode 和 kCFRunLoopDefaultMode
[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

III. CFRunLoopSourceRef「事件源，输入源」

按照官方文档分类：

• Port-Based Sources 基于端口，和其他线程交互内核消息
• Custom Input Sources 自定义
• Cocoa Perform Selector Sources 用于处理 performSelector 函数

按照函数调用栈分类：

• Source0：非基于 Port，不能主动触发事件，接收 Source1 分发的事件
• Source1：基于 Port，能主动触发事件，通过内核和其他线程通讯、接收、分发系统事件

IV. CFRunLoopObserverRef「观察者，监听 RunLoop的状态改变」

可以监听的时间点：

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry         = (1UL << 0), // 即将进入 Loop
    kCFRunLoopBeforeTimers  = (1UL << 1), // 即将处理 Timer
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即将处理 Source
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 即将进入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting  = (1UL << 6), // 刚从休眠中唤醒
    kCFRunLoopExit          = (1UL << 7), // 即将退出 Loop
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

CF「CoreFundation」的内存管理

1. 凡事带有 Create、Copy、Retain等字眼的函数，创建出来的对象，最后都要做一次 release
2. release函数：CFRelease(要释放的对象);

// 创建observer
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
    NSLog(@"----监听到RunLoop状态发生改变---%zd", activity);
});

// 添加观察者：监听RunLoop的状态
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
    
// CF开头的函数不受 ARC控制，带 Create的 要释放
// 释放Observer
CFRelease(observer);

5）RunLoop 处理事件的步骤

每次运行 RunLoop，线程的RunLoop对自动处理之前未处理的消息，并通知相关的观察者。

I. 步骤如下

1. 看 Mode是否为空，若不空，通知 Observer RunLoop 已经启动<b>（之后创建一个自动释放池）</b>

2. 通知 Observer「观察者」

   • 即将开始的 定时器「Timer」
   • 即将启动的 非基于端口的源「Source0」

3. 启动准备好的任何 非基于端口的源「Source0」

4. 如果 基于端口的源「Source1」 准备好并处于等待状态，立即启动 → 步骤 8

5. 通知 Observer线程 → 休眠 <b>（休眠前会 销毁自动释放池，然后在创建自动释放池）</b>

6. 以下任意事件 可以唤醒 已经休眠的程序

   • 基于端口的源「Source1」 接收到事件
   • 定时器启动
   • RunLoop 设置的循环时间超时
   • RunLoop 被唤醒

7. 通知 Observer线程 → 唤醒

8. 处理 未处理的 事件

   • 定义的定时器启动，处理定时器事件，重启RunLoop → 步骤2
   • 输入源/时间源 启动，传递信息
   • RunLoop 被显式唤醒 且 时间没超过RunLoop固定循环的时间，重启RunLoop → 步骤2

9. 通知 Observer RunLoop 结束<b>（销毁自动释放池）</b>

II. 步骤图例

Paste_Image.png

III. 自动释放池什么时候释放？

通过 Observer监听 RunLoop的状态，一旦监听到RunLoop即将进入睡眠等待状态「kCFRunLoopBeforeWaiting」就释放自动释放池

6）RunLoop 应用

I. 某些事件「行为、任务」在特定模式下执行

大图渲染耗时，这时候多线程多任务可能会造成卡顿，下载完后不急于显示，而是等其他线程不忙时显示

// 只在 NSDefaultRunLoopMode 主线程模式下显示图片，一旦RunLoop进入其他模式，这个函数不会执行
[self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"placeholder"] afterDelay:3.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

II. 常驻线程

适用于：经常要做后台操作，频繁开启线程的情况，让一个线程常驻，可以避免频繁的开启使用线程的麻烦。等待其他线程发消息，处理事件

• 在子线程中开启一个定时器
• 在子线程中进行行为的长期监控

@autoreleasepool{
    // 方法一
    // Mode 里没有 任何东西的 RunLoop 会马上退出，这里随便加点东西，防止退出
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    // 开启 RunLoop 线程
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
}

// 方法二、不推荐
while(flag){ [[NSRunLoop currentRunLoop] run]; }

III. 添加 Observer监听 RunLoop的状态

比如，监听点击事件的处理，在所有点击事件之前做一些处理