RunLoop学习总结

什么是RunLoop

• 从字面上看，就是运行循环，跑圈
• 其实它内部就是do-while循环，在这个循环内部不断地处理各种任务（比如Source、Timer、Observer）
• 循环体的开始需要检测是否有需要处理的事件，如果有则去处理，如果没有则进入睡眠以节省CPU时间

基本作用

1. 保持程序的持续运行
2. 处理App中的各种事件（比如触摸事件、定时器事件、Selector事件）
3. 节省CPU资源，提高程序性能：该做事时做事，该休息时休息
4. ······

RunLoop对象

• iOS中有2套API来访问和使用RunLoop
  • Core Foundation
  • NSRunLoop
• NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop对象
• Core Foundation
  • CFRunLoopRef是在 CoreFoundation 框架内的，它提供了纯 C 函数的 API，所有这些 API 都是线程安全的。
• NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC包装，提供了面向对象的 API，但是这些 API 不是线程安全的。所以要了解RunLoop内部结构，需要多研究CFRunLoopRef层面的API（Core Foundation层面）

获得RunLoop对象

• Foundation

[NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的RunLoop对象
[NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的RunLoop对象

• Core Foundation

CFRunLoopGetCurrent(); // 获得当前线程的RunLoop对象
CFRunLoopGetMain(); // 获得主线程的RunLoop对象

RunLoop与线程

• 每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象，其关系是保存在一个全局的 Dictionary 里

• 主线程的RunLoop已经自动创建和启动，子线程的RunLoop需要主动创建、调用run方法启动

• RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁

RunLoop资料

• 苹果官方文档
  https://developer.apple.com/library/mac/documentation/Cocoa/Conceptual/Multithreading/RunLoopManagement/RunLoopManagement.html

• CFRunLoopRef是开源的
  http://opensource.apple.com/source/CF/CF-1151.16/

Core Foundation中关于RunLoop的5个类

• CFRunLoopRef
• CFRunLoopModeRef
• CFRunLoopSourceRef
• CFRunLoopTimerRef
• CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopModeRef

• CFRunLoopModeRef 类并没有对外暴露，只是通过 CFRunLoopRef的接口进行了封装，代表RunLoop的运行模式

• 关系

  • 一个 RunLoop 包含若干个 Mode，每个 Mode 又包含若干个 Source/Timer/Observer
  • 每次调用 RunLoop 的主函数时，只能指定其中一个 Mode，这个Mode被称作 CurrentMode
  • 如果需要切换 Mode，只能退出 Loop，再重新指定一个 Mode 进入
  • 这样做主要是为了分隔开不同组的 Source/Timer/Observer，让其互不影响

• 系统默认注册了5个Mode:

  • NSDefaultRunLoopMode：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行

  • 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

  • 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

  • GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode，通常用不到

  • NSRunLoopCommonModes: 这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode

"CommonModes"概念

• 一个 Mode 可以将自己标记为"Common"属性（通过将其 ModeName 添加到 RunLoop 的 "commonModes" 中）。每当 RunLoop 的内容发生变化时，RunLoop 都会自动将 _commonModeItems 里的 Source/Observer/Timer 同步到具有 "Common" 标记的所有Mode里。

• 应用场景

  • 主线程的 RunLoop 里有两个预置的 Mode：kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode。这两个 Mode 都已经被标记为"Common"属性。DefaultMode 是 App 平时所处的状态，TrackingRunLoopMode 是追踪 ScrollView 滑动时的状态。当你创建一个 Timer 并加到 DefaultMode 时，Timer 会得到重复回调，但此时滑动一个TableView时，RunLoop 会将 mode 切换为 TrackingRunLoopMode，这时 Timer 就不会被回调，并且也不会影响到滑动操作。

  • 有时你需要一个 Timer，在两个 Mode 中都能得到回调，一种办法就是将这个 Timer 分别加入这两个 Mode。还有一种方式，就是将 Timer 加入到顶层的 RunLoop 的 "commonModeItems" 中。"commonModeItems" 被 RunLoop 自动更新到所有具有"Common"属性的 Mode 里去

• 定时器NSTimer，代码实现

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

    // 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];

    // 定时器只运行在UITrackingRunLoopMode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:UITrackingRunLoopMode];

    // 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NSDefaultRunLoopMode
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

// 调用了scheduledTimer返回的定时器，已经自动被添加到当前runLoop中，而且是NSDefaultRunLoopMode
    NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

    // 修改模式
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

CFRunLoopSourceRef

• CFRunLoopSourceRef 是事件产生的地方。Source有两个版本：Source0 和 Source1。
• Source0 非基于Port的
  ，只包含了一个回调（函数指针），它并不能主动触发事件。使用时，你需要先调用 CFRunLoopSourceSignal(source)，将这个 Source 标记为待处理，然后手动调用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 来唤醒 RunLoop，让其处理这个事件。
• 基于Port的，通过内核和其他线程通信，接收、分发系统事件

CFRunLoopTimerRef

• CFRunLoopTimerRef是基于时间的触发器
• CFRunLoopTimerRef基本上说的就是NSTimer，它受RunLoop的Mode影响
• GCD的定时器不受RunLoop的Mode影响

CFRunLoopObserverRef

• CFRunLoopObserverRef是观察者，能够监听RunLoop的状态改变
• 可以监听的时间点有以下几个

/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), // 1 // 即将进入Loop
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), // 2 // 即将处理 Timer
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 4 即将处理 Source
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 32 // 即将进入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), // 64
    // 刚从休眠中唤醒
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7), // 128 // 即将退出Loop
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU // 可以监听以上所有状态
};

• 添加观察者Observer代码实现

 // 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);

    // 释放Observer
    CFRelease(observer);

CF的内存管理（Core Foundation）

• 凡是带有Create、Copy、Retain等字眼的函数，创建出来的对象，都需要在最后做一次release
  • 比如CFRunLoopObserverCreate
• release函数：CFRelease(对象);

PerformSelecter

• 当调用 NSObject 的 performSelecter:afterDelay: 后，实际上其内部会创建一个 Timer 并添加到当前线程的 RunLoop 中。所以如果当前线程没有 RunLoop，则这个方法会失效。

• 当调用 performSelector:onThread: 时，实际上其会创建一个 Timer 加到对应的线程去，同样的，如果对应线程没有 RunLoop 该方法也会失效。

• 应用：可以让某些事件（行为、任务）在特定模式下执行

  • 有时候图片比较大，渲染到屏幕耗费时间，会造成界面卡顿，可以让图片在UIScrollView滚动完之后执行

[self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"placeholder"] afterDelay:2 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

使用RunLoop开启一个常驻线程

• 让一个子线程不进入消亡状态，等待其他线程发来消息，处理其他事件

• 子线程RunLoop的三种手动启动方式

    // 默认RunLoop指定的模式是NSDefaultRunLoopMode，周期无限长
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];

    [[NSRunLoop currentRunLoop] runUntilDate:[NSDate distantFuture]];

    [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];

• 常驻线程，让子线程不消亡，两种实现方式
  • 给RunLoop的Mode添加一个Source或者Timer

  // RunLoop只能选择一个Mode启动，如果当前Mode中没有任何Source、Timer，那么就直接退出RunLoop
  [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  
  [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
  

  • 一直循环启动RunLoop,退出RunLoop,直到添加了Source或Timer，才会跑圈

  while (1) {
      [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
  }
  

RunLoop处理逻辑

• 官方版

  
  RunLoop1.png

• 网友版

RunLoop2.png