RunLoop详解

2017-05-23 本文已影响108人伶俐ll

RunLoop简介

RunLoop 是一个运行循环,内部类似do-while循环，线程进入并使用它来运行响应输入事件的事件处理程序。
作用是保持程序的持续运行。可以处理 App 中的各种事件（如触摸事件、定时器事件、selector 事件），节省了 cpu 资源，提高了程序的性能，该做事时做事该休息时候休息。
在程序的入口UIApplicationMain函数内部就启动了一个RunLoop，所以函数一直没有返回，保持了程序的持续运行。

RunLoop与线程的关系

每条线程都有唯一一个与之对应的 RunLoop 对象。
主线程的RunLoop已经自动创建好了，子线程的RunLoop会在第一次获取它时创建并启动，在线程结束时销毁。
RunLoop保存在一个全局的Dictionary里，线程作为key，RunLoop作为value。

RunLoop相关API

iOS中有2套API来访问和使用RunLoop，

Core Foundation: CFRunLoopRef
Foundation: NSRunLoop (NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层 OC 包装)

RunLoop相关类

Core Foundation中提供了关于RunLoop的5个类

CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef
内存结构和关系如下图：

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屏幕快照 2018-07-18 下午3.18.24.png

CFRunLoopModeRef

CFRunLoopModeRef代表Runloop的运行模式。
runloop启动之后会选择一种运行模式，只能指定其中一个 Mode，作为 currentMode。
一个RunLoop包含若干个 Mode，每个 Mode 又包含若干个Source0/Source1/Timer/Observer。
如果当前Mode中没有任何Sources0/Sources1/Timer/Observer，RunLoop会立马退出。
如果需要切换Mode，只能退出Loop，再重新指定一个Mode进入，以保证不同Mode的Source/Timer/Observer分隔开来,互不影响。
系统默认提供的Run Loop Modes有:
1、kCFRunLoopDefaultMode(NSDefaultRunLoopMode)：系统默认的Runloop Mode，例如进入iOS程序默认不做任何操作就处于这种Mode中。
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。（除非你将其他Source/Timer设置到UITrackingRunLoopMode下）
3、kCFRunLoopCommonModes（NSRunLoopCommonModes）: 其实这个并不是某种具体的Mode，而是一个占位用的Mode，是一种模式组合，在iOS系统中默认包含了NSDefaultRunLoopMode和UITrackingRunLoopMode（注意：并不是说Runloop会运行在kCFRunLoopCommonModes这种模式下，而是相当于分别注册了 NSDefaultRunLoopMode和 UITrackingRunLoopMode
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。

CFRunLoopSourceRef

事件源（输入源）
在 iOS 中有两种分类方法，按照以前的分类方法可以分为：①基于端口的；②自定义的；③performSelector事件；
按照函数调用栈来划分，可以分为source0和soucr1。

source0：非基于端口的事件源，(负责App内部事件，由App负责管理触发，例如UITouch事件)
Source1：端口事件源，可以监听系统端口和其他线程相互发送消息，它能够主动唤醒RunLoop(由操作系统内核进行管理，例如CFMessagePort消息)。

CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopTimerRef基于时间的触发器，基本上来说就是NSTimer，受RunLoop的Model的影响。
注意：GCD的定时器不受RunLoop的Model的影响
NSTimer添加定时器有两种方法:
1、timerWithXXX

   + (NSTimer *)timerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti invocation:(NSInvocation *)invocation repeats:(BOOL)yesOrNo;
   + (NSTimer *)timerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti target:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector userInfo:(nullable id)userInfo repeats:(BOOL)yesOrNo
   + (NSTimer *)timerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval repeats:(BOOL)repeats block:(void (^)(NSTimer *timer))block ;

创建 timer，需要手动把 timer 添加到 RunLoop 中，可以指定添加到哪种模式下。
2、 scheduledTimerWithXXX

    + (NSTimer *)scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti invocation:(NSInvocation *)invocation repeats:(BOOL)yesOrNo;
    + (NSTimer *)scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval repeats:(BOOL)repeats block:(void (^)(NSTimer *timer))block ;
    + (NSTimer *)scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti target:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector userInfo:(nullable id)userInfo repeats:(BOOL)yesOrNo;

这种方法除了创建一个定时器外会自动以NSDefaultRunLoopModeMode添加到当前线程RunLoop中，但是如果滚动UIScrollView（UITableView、UICollectionview等类似的）是无法正常工作的，但是如果将NSDefaultRunLoopMode改为NSRunLoopCommonModes则可以正常工作。

注意：

非主线程的RunLoop并不会自动创建，直到第一次使用，RunLoop运行必须要在加入NSTimer输入后运行否则会直接退出。
performSelector:withObject:afterDelay:执行的本质还是通过创建一个NSTimer然后加入到当前线程。类似的方法还有RunLoopperformSelector:onThread:withObject:afterDelay:，它会在另一个线程的RunLoop中创建一个Timer），此方法事实上在任务执行完之前会对触发对象形成引用，任务执行完进行释放。（注意：performSelector: withObject:等方法则等同于直接调用，原理与此不同）。

CFRunLoopObserverRef

相当于消息循环中的一个监听器，随时通知外部当前RunLoop的运行状态（它包含一个函数指针callout将当前状态及时告诉观察者）。具体的Observer状态如下

         kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),        即将进入runloop
         kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), 即将处理timer事件
         kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),即将处理source事件
         kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),即将进入睡眠,一般在这个状态进行UI界面的刷新和对自动释放池进行release操作
         kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), 被唤醒
         kCFRunLoopExit = (1UL << 7),         runloop退出
         kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU

和定时器类似,runLoop 观察者可以只用一次或循环使用。若只用一次,那么在它启动后,会把它自己从 runLoop 里面移除,而循环的观察者则不会。你在创建 runLoop 观察者的时候需要指定它是运行一次还是多次。

Run Loop 的运行逻辑

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RunLoop休眠的实现原理

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在开发中如何使用RunLoop？什么应用场景？

控制线程生命周期（线程保活）
解决NSTimer在滑动时停止工作的问题
监控应用卡顿
性能优化

自动释放池与RunLoop

kCFRunLoopEntry; // 当runloop进入的时候会创建一个自动释放
kCFRunLoopBeforeWaiting; // 当runloop即将进入休眠的时候会把之前的自动释放池先销毁，然后创建一个新的自动释放池。
kCFRunLoopExit; // 当runloop退出的时候会把之前的自动释放池销毁。