Runloop总结和应用（附Demo）

2018-09-26 本文已影响35人木格措的天空

关于Runloop的原理或者源码分析，网上有很多文章。本文意在总结一下自己能想到的一些Runloop的知识点，并举一些自己遇到的相关例子。如有错误地方，请大家指教。我总结的Runloop知识点可能还有很多遗漏的地方，欢迎大家补充，大家一起学习和进步。。。。

一.自我总结一下Runloop

Runloop说到底就是一个死循环。Runloop被唤醒线程处理事件，事件处理完毕以后，回到睡眠状态，等待下次唤醒。

1.Runloop的作用或者目的：

1)保证Runloop所在的线程不退出。

2)负责监听事件（UI事件、时钟、网络等）。

Runloop的数据结构：

屏幕快照 2018-09-26 下午4.43.58.png

2.Runloop的Mode,主要是用来指定事件在运行循环中的优先级。Runloop有五种Mode，但我们经常接触到的就只有以下的前面三种：

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

kCFRunLoopCommonModes：runloop在同一时间，只能处理一种mode下的事件。我们在主线程使用timer的时候，滑动tableview时timer会停止，这是因为timer处于default模式 Runloop优先去执行UI事件去了，即UI模式的优先级比Default模式的优先级高。此时如果把timer的mode改为kCFRunLoopCommonModes，timer就不会受滑动的影响，等效于timer被同时加进了UI模式和Default模式。kCFRunLoopCommonModes是个占位模式，等同于（UI模式&&Default模式）。

3.tableView怎样保证子线程数据请求回来后更新UI的时候，不打断用户的滑动操作。

 1.tableView在滑动时Runloop是处于UITrackingRunloopMode模式下的。 
 2.子线程请求完数据，在回到主线程处理的时候，我们将更新的逻辑加载default模式下。那么default模式下的操作是不会执行的。
 3.滑动结束了，Runloop由UITrackingRunloopMode又回到default模式，那么default模式下的更新操作就能执行了 。

4.Runloop的Source,即Runloop的事件输入源：

1）主要有Source事件源和Timer事件源（定时源）。Source分为Source0和Source1。

2）Source1用于处理系统内核事件。例1：硬件事件(触摸/锁屏/摇晃等)，先由 IOKit.framework 生成一个 IOHIDEvent 事件并由 SpringBoard 接收，随后用 mach port 转发给需要的App进程，注册的 Source1 就会触发回调，并调用 _UIApplicationHandleEventQueue() 进行应用内部的分发。例2：底层CFSocket的socket事件也是通过Source1分发到应用层的。

3）Source0：即非Source1

5.Runloop的启动和退出

Runloop有以下三种启动方式

- (void)run;  
- (void)runUntilDate:(NSDate *)limitDate；
- (void)runMode:(NSString *)mode beforeDate:(NSDate *)limitDate;

Runloop的退出：

1）用run启动时，当没有输入源或者timer附加于Runloop上时，runloop就会立刻退出。虽然这样可以将runloop退出，但是苹果并不建议我们这么做，因为系统内部有可能会在当前线程的runloop中添加一些输入源，所以通过手动移除input source或者timer这种方式，并不能保证runloop一定会退出。所以如果想退出runloop，不应该使用第一种启动方式来启动runloop。

2）启动方式用runUntilDate，可以通过设置超时时间来退出Runloop。

3）通过runMode:beforeDate:方式启动，Runloop会运行一次，当超时时间到达或者第一个输入源被处理，Runloop就会退出。

6.关于Runloop和GCD

实际上 RunLoop 底层也会用到 GCD 的东西。但同时 GCD 提供的某些接口也用到了 RunLoop，例如 dispatch_async()。

当调用 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block) 时，libDispatch 会向主线程的 
RunLoop 发送消息，RunLoop会被唤醒，并从消息中取得这个 block，并在回调 
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__() 里执行这个 block。
但这个逻辑仅限于 dispatch 到主线程，dispatch 到其他线程仍然是由 libDispatch 处理的。

7.关于Runloop和线程

Runloop与线程是一一对应的，Runloop是来管理线程的，当线程的Runloop被开启后，线程会在执行完任务后进入休眠状态，有了任务就会被唤醒去执行任务。Runloop在第一次获取时被创建，在线程结束时被销毁。

对于主线程来说，Runloop在程序一启动就默认创建好了。

对于子线程来说，Runloop是懒加载的，只有当我们使用的时候才会创建，所以在子线程用定时器要注意：确保子线程的Runloop被创建，不然定时器不会回调。

8.关于Runloop和Autorelease

1）App启动后，苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer

第一个 Observer 监视的事件是 Entry(即将进入Loop)，其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。其优先级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前。

2）第二个 Observer 监视了两个事件： BeforeWaiting(准备进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池；Exit(即将退出Loop) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池。这个 Observer 的优先级最低，保证其释放池子发生在其他所有回调之后。

3）在主线程执行的代码，通常是写在诸如事件回调、Timer回调内的。这些回调会被 RunLoop 创建好的 AutoreleasePool 环绕着，所以不会出现内存泄漏，开发者也不必显示创建 Pool 了。

4）GCD开辟子线程不需要手动创建autoreleasepool，因为GCD的每个队列都会自行创建autoreleasepool

5）thread是不会自动创建autoreleasepool的，所以我们在子线程中会有手动写autorelease pool代码

6)我们来看一个例子，如下

- (void)mytTest{
    for (int i = 0; i < 2000000; i++) {
            [NSString stringWithFormat:@"你们好 -%04d", i];
    }
}

首先我们要知道stringWithFormat是个类方法，它的内存管理方式是autorelease。autoreleasepool会等到runloop的当前循环结束后才会对释放池中的每个对象发送release消息，而runloop的当前循环结束的前提是要等for循环执行完，所以for循环内创建的对象就会在for循环执行完之前一直存在在内存中，导致暴增。经过以下的修改后就不会出现这个问题，保证每次for循环都对对象release一次。

- (void)mytTest{
    for (int i = 0; i < 2000000; i++) {
        @autoreleasepool {
            [NSString stringWithFormat:@"你们好 -%04d", i];
        }
    }
}

二.Runloop的应用，本文列举的demo只是自己遇到的一些情况，除了这些Runloop还有很多其他的应用，比如AFnetworking、NSURLConnection等。

例子1.子线程中使用Timer。

在子线程用定时器要注意：确保子线程的Runloop被创建，不然定时器不会回调

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    NSThread*thred = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(myMethod) object:nil];
    [thred start];
}

-(void)myMethod{
    if (![NSThread isMainThread]) {
        // 第1种方式
        //此种方式创建的timer已经添加至runloop中
        [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0f target:self selector:@selector(timerAction) userInfo:nil repeats:YES];
        //保持线程为活动状态，才能保证定时器执行
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];//已经将nstimer添加到NSRunloop中了
        
        //第2种方式
        //此种方式创建的timer没有添加至runloop中
        NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0f target:self
                                               selector:@selector(timerAction) userInfo:nil repeats:YES];
        //将定时器添加到runloop中
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        //子线程的runloop需要手动开启
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
        NSLog(@"dada------");
    }
}

- (void)timerAction{
  NSLog(@"00000");
}

总结：上面的写法有个缺点：不能方便得去停止runloop,退出timer。后面例子3会做出优化。

例子2.解决视图滑动时主线程timer无效的问题，当然你可以把timer放在子线程中也可以解决这个问题。我们这里就把timer放在CommonModes模式下来解决问题。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    NSTimer*timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self 
selector:@selector(timerAction) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

但是这样做有个小问题，如果timerAction比较耗时的话，会影响视图滑动的流畅性。所以还是建议在子线程下使用timer。

例子3.对例子1的优化，用runUntilDate启动runloop，通过isFinish标识来停止runloop。当用户在点击屏幕时isFinish变为YES，就可以停止Runloop。

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()
@property(nonatomic,assign)BOOL isFinished;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.isFinished = NO;
    NSThread*thred = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(myMethod) object:nil];
    [thred start];
}

-(void)myMethod{
    if (![NSThread isMainThread]) {
        //此种方式创建的timer没有添加至runloop中
        NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0f target:self
                                               selector:@selector(timerAction) userInfo:nil repeats:YES];
        //将定时器添加到runloop中
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        while (!_isFinished) {
            [[NSRunLoop currentRunLoop] runUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:0.0001]];
        }
        NSLog(@"dada------");
    }
}
- (void)timerAction{
  NSLog(@"定时器");
}

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    self.isFinished = YES;
}

例子4.使用Runloop的Observer来优化tableView列表加载大量的大尺寸图片，使其更流畅。

为了方便阅读，我把所有代码尽量写在ViewController一个类中

1）首先我们来看看优化之前的代码，Demo链接。代码如下：

#import "ViewController.h"

#define SCREEN_WIDTH ([[UIScreen mainScreen] bounds].size.width)
#define SCREEN_HEIGHT ([[UIScreen mainScreen] bounds].size.height)

static NSString*TIDENTIFY = @"TIDENTIFY";
static CGFloat PICRATIO = 1.5;//图片的比例（宽：高）
static CGFloat PERCELLPICNUMBER = 4;//每排有多少张图片
static CGFloat PICGAP = 5.0;//图片之间的间隙
static CGFloat TITLELABELHEIGHT = 20.0;//标题label的高度

@interface ViewController ()<UITableViewDelegate,UITableViewDataSource>
{
    CGFloat perPicWidth;//每张图片宽度
    CGFloat perPicHeight;//每张图片高度
    CGFloat cellHeight;//cell的高度
}

@property(nonatomic,strong)UITableView*myTableView;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //计算图片的宽高和cell高度
    perPicWidth = (SCREEN_WIDTH - PICGAP*(PERCELLPICNUMBER+1))/PERCELLPICNUMBER;
    perPicHeight = perPicWidth/PICRATIO;
    cellHeight = perPicHeight + TITLELABELHEIGHT + 5.0;
    
    //初始化tableview
    [self.view addSubview:self.myTableView];
}

-(UITableView *)myTableView{
    if (!_myTableView) {
        self.myTableView = [[UITableView alloc]initWithFrame:CGRectMake(0, 44.0, SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT-44.0) style:(UITableViewStylePlain)];
        [self.myTableView registerClass:[UITableViewCell class] forCellReuseIdentifier:TIDENTIFY];
        self.myTableView.delegate = self;
        self.myTableView.dataSource = self;
        self.myTableView.separatorStyle = UITableViewCellSeparatorStyleNone;
    }
    return _myTableView;
}


#pragma -- UITableViewDelegate
-(NSInteger)tableView:(UITableView *)tableView numberOfRowsInSection:(NSInteger)section{
    return 120;
}

-(UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath{
    UITableViewCell*cell = [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:TIDENTIFY];
    cell.selectionStyle = UITableViewCellSelectionStyleNone;
    
    //干掉cell上的子控件，节约内存
    for(UIView*v in cell.contentView.subviews){
        [v removeFromSuperview];
    }
    //添加标题
    [self addCellTitleLabel:cell andIndex:indexPath.row];
    //添加图片
    [self addCellImgs:cell];
    return cell;
}

-(CGFloat)tableView:(UITableView *)tableView heightForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath{
    return cellHeight;
}

-(NSInteger)numberOfSectionsInTableView:(UITableView *)tableView{
    return 1;
}


/*
 加载cell的控件
 */
//加载标题
-(void)addCellTitleLabel:(UITableViewCell*)cell andIndex:(NSUInteger)index{
    UILabel*label = [[UILabel alloc]initWithFrame:CGRectMake(PICGAP, 0, SCREEN_WIDTH, TITLELABELHEIGHT)];
    label.tag = 0;
    label.textAlignment = NSTextAlignmentLeft;
    label.font = [UIFont systemFontOfSize:17.0];
    label.textColor = [UIColor greenColor];
    label.text = [NSString stringWithFormat:@"高清黄山风景图片--%d",(int)(index+1)];
    [cell.contentView addSubview:label];
}

//加载cell的图片
-(void)addCellImgs:(UITableViewCell*)cell{
    NSString*imgPath = [[NSBundle mainBundle]pathForResource:@"MYPIC" ofType:@"jpeg"];
    UIImage*img = [UIImage imageWithContentsOfFile:imgPath];
    
    for (int num = 0; num < PERCELLPICNUMBER; num++) {
        CGRect imgVFrame =CGRectMake((num+1)*PICGAP + num*perPicWidth, TITLELABELHEIGHT, perPicWidth, perPicHeight);
        UIImageView*imgView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:imgVFrame];
        imgView.tag = num+1;
        imgView.image = img;
        [cell.contentView addSubview:imgView];
    }
}

我们运行项目滑动列表时会发现有一点不流畅。这是因为cellForRowAtIndexPath函数块里面的这句代码[self addCellImgs:cell];导致的。我以iphone6为例，一排4张，屏幕最多显示8排，共32张。也就是说主线程的runloop一次循环除了要处理滑动ui事件之外，还要最多加载32张图片。这就是不流畅的原因。

现在我们利用Runloop的observer来监察runloop的kCFRunLoopBeforeWaiting（进入等待之前即每次循环结束的时候）。思路如下：

1）监听runloop循环，runloop循环一次就加载一张图片

2）用timer让runloop不进入睡眠，解决不滑动时图片不加载的问题。因为主线程的runloop不处理事件时就会进入睡眠。即让Runloop跑起来。

3）创建一个数组，用于装任务（block代码），监听到runloop循环一次就取一个任务执行

这样每次循环我们就只加载一个cell的4张图片，减少了一次循环的负担，使其不影响滑动等UI事件的执行。Demo链接。优化后的代码如下：

#import "ViewController.h"

#define SCREEN_WIDTH ([[UIScreen mainScreen] bounds].size.width)
#define SCREEN_HEIGHT ([[UIScreen mainScreen] bounds].size.height)

static NSString*TIDENTIFY = @"TIDENTIFY";
static CGFloat PICRATIO = 1.5;//图片的比例（宽：高）
static CGFloat PERCELLPICNUMBER = 4;//每排有多少张图片
static CGFloat PICGAP = 5.0;//图片之间的间隙
static CGFloat TITLELABELHEIGHT = 20.0;//标题label的高度

typedef void(^RunloopBlock)(void);

@interface ViewController ()<UITableViewDelegate,UITableViewDataSource>
{
    CGFloat perPicWidth;//每张图片宽度
    CGFloat perPicHeight;//每张图片高度
    CGFloat cellHeight;//cell的高度
}

@property(nonatomic,strong)UITableView*myTableView;

@property(nonatomic,strong)NSMutableArray*tasksArr;//创建一个数组，用于装任务（block代码）

@property(nonatomic,assign)int maxTaksLength;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //计算图片的宽高和cell高度
    perPicWidth = (SCREEN_WIDTH - PICGAP*(PERCELLPICNUMBER+1))/PERCELLPICNUMBER;
    perPicHeight = perPicWidth/PICRATIO;
    cellHeight = perPicHeight + TITLELABELHEIGHT + 5.0;
    
    //初始化tableview
    [self.view addSubview:self.myTableView];
    
    _maxTaksLength = 32;//以iphone6为例，一排4张，屏幕最多显示8排，共32张。
    _tasksArr = [NSMutableArray new];
    
    //用timer让runloop不进入睡眠，解决不滑动时（主线程runloop不处理事件就会进入睡眠）图片不加载的问题。
    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:0.01 target:self selector:@selector(unuselessMethod) userInfo:nil repeats:YES];
    
    //添加观察者
    [self addRunloopObserver];
}

-(void)unuselessMethod{
    //空事件什么都不做，目的是为了配合timer让runloop不进入睡眠
}

-(UITableView *)myTableView{
    if (!_myTableView) {
        self.myTableView = [[UITableView alloc]initWithFrame:CGRectMake(0, 44.0, SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT-44.0) style:(UITableViewStylePlain)];
        [self.myTableView registerClass:[UITableViewCell class] forCellReuseIdentifier:TIDENTIFY];
        self.myTableView.delegate = self;
        self.myTableView.dataSource = self;
        self.myTableView.separatorStyle = UITableViewCellSeparatorStyleNone;
    }
    return _myTableView;
}


#pragma -- UITableViewDelegate
-(NSInteger)tableView:(UITableView *)tableView numberOfRowsInSection:(NSInteger)section{
    return 120;
}

-(UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath{
    UITableViewCell*cell = [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:TIDENTIFY];
    cell.selectionStyle = UITableViewCellSelectionStyleNone;
    
    //干掉cell上的子控件，节约内存
    for(UIView*v in cell.contentView.subviews){
        [v removeFromSuperview];
    }
    //添加标题
    [self addCellTitleLabel:cell andIndex:indexPath.row];
    
    //添加图片
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    [self addTask:^{
        [weakSelf addCellImgs:cell];
    }];
    return cell;
}

-(CGFloat)tableView:(UITableView *)tableView heightForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath{
    return cellHeight;
}

-(NSInteger)numberOfSectionsInTableView:(UITableView *)tableView{
    return 1;
}


/*
 加载cell的控件
 */
//加载标题
-(void)addCellTitleLabel:(UITableViewCell*)cell andIndex:(NSUInteger)index{
    UILabel*label = [[UILabel alloc]initWithFrame:CGRectMake(PICGAP, 0, SCREEN_WIDTH, TITLELABELHEIGHT)];
    label.tag = 0;
    label.textAlignment = NSTextAlignmentLeft;
    label.font = [UIFont systemFontOfSize:17.0];
    label.textColor = [UIColor greenColor];
    label.text = [NSString stringWithFormat:@"高清黄山风景图片--%d",(int)(index+1)];
    [cell.contentView addSubview:label];
}

//加载cell的图片
-(void)addCellImgs:(UITableViewCell*)cell{
    NSString*imgPath = [[NSBundle mainBundle]pathForResource:@"MYPIC" ofType:@"jpeg"];
    UIImage*img = [UIImage imageWithContentsOfFile:imgPath];
    
    for (int num = 0; num < PERCELLPICNUMBER; num++) {
        CGRect imgVFrame =CGRectMake((num+1)*PICGAP + num*perPicWidth, TITLELABELHEIGHT, perPicWidth, perPicHeight);
        UIImageView*imgView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:imgVFrame];
        imgView.tag = num+1;
        imgView.image = img;
        [cell.contentView addSubview:imgView];
    }
}

#pragma mark -- Runloop

//添加任务
-(void)addTask:(RunloopBlock)block{
    [self.tasksArr addObject:block];
    //保证数组只放32个任务
    if (self.tasksArr.count > _maxTaksLength) {
        [self.tasksArr removeObjectAtIndex:0];
    }
}

//添加观察者
-(void)addRunloopObserver{
    //获取runloop
    CFRunLoopRef runloop = CFRunLoopGetCurrent();
    //定义观察者
    static CFRunLoopObserverRef defaultModeObserver;
    //创建上下文,由于CallBack是C函数不允许使用OC对象，所以要依靠上下文的传递来解决这个问题
    CFRunLoopObserverContext context = {
        0,
        (__bridge void *)(self),//OC对象转C
        &CFRetain,
        &CFRelease,
        NULL,
    };
    //创建
    defaultModeObserver = CFRunLoopObserverCreate(NULL, kCFRunLoopBeforeWaiting, YES, 0, &CallBack, &context);
    //添加到当前runloop中
    CFRunLoopAddObserver(runloop, defaultModeObserver, kCFRunLoopCommonModes);
}

/*
 CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info
 这三个参数是观察的时候上下文传递过来的
 */
static void CallBack(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info){
    //取出任务执行，一次runloop循环执行一个任务
    ViewController*self = (__bridge ViewController*)info;
    if (self.tasksArr.count == 0) {
        return;
    }
    RunloopBlock task = self.tasksArr.firstObject;
    task();
    //执行完毕移除任务
    [self.tasksArr removeObjectAtIndex:0];
}

哈哈哈哈哈哈哈，虽然这个例子举得不是很巧当。但其确实是对Runloop Observer的一次巧妙的应用。可以为我们在解决其他类似问题的时候提供启发。