一、基础篇

1.RunLoop是什么

• RunLoop字面意思是跑圈，实际就是运行循环（即死循环）

  其实它内部就是do-while循环,在这个循环内部不断的处理各种任务(比如Source、Timer、Observer)

2.RunLoop基本作用

• 保持程序持续运行（保证程序不退出）
• 处理（监听）APP中的各种事件（如，监听触摸事件、定时器事件、Selector事件）
• 节省CPU资源，提高程序性能（有事情时就做事情，没事情时就休息待命）

3.获取RunLoop对象

• Foundation框架：

  [NSRunLoop currentRunLoop];   // 获得当前线程的RunLoop对象
  [NSRunLoop mainRunLoop];  // 获得主线程的RunLoop对象
  // NSRunLoop类是OC编写的，是对CFRunLoopRef的一个简单的封装
  

• Core Foundation框架：

  CFRunLoopGetCurrent();    // 获得当前线程的RunLoop对象
  CFRunLoopGetMain();   // 获得主线程的RunLoop对象
  // CFRunLoopRef是C语言编写的，更底层，开源
  

二、提高篇

1.RunLoop和线程间的关系

• 一个线程对应一个RunLoop（key和value的关系）。

• 线程刚创建时并没有 RunLoop，如果你不主动获取，那它一直都不会有。RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁。

  创建子线程的RunLoop直接调用 [NSRunLoop currentRunLoop];, 这个Get方法是懒加载的。

• 主线程的RunLoop默认是自动开启，其它线程（子线程）的RunLoop需要手动开启。

  [[NSRunLoop currentRunLoop] run]; // 手动开启RunLoop

• 分析源码：

  /**
    iOS 开发中能遇到两个线程对象: pthread_t 和 NSThread。
    可以通过 pthread_main_thread_np() 或 [NSThread mainThread] 来获取主线程；
    通过 pthread_self() 或 [NSThread currentThread] 来获取当前线程。
    CFRunLoop 是基于 pthread 来管理的。
    
    苹果不允许直接创建 RunLoop，它只提供了两个自动获取的函数：CFRunLoopGetMain() 和 CFRunLoopGetCurrent()。 这两个函数内部的逻辑大概是下面这样:
  */
  
  /// 全局的Dictionary，key 是 pthread_t（线程）， value 是 CFRunLoopRef（RunLoop）
  static CFMutableDictionaryRef loopsDic;
  /// 访问 loopsDic 时的锁
  static CFSpinLock_t loopsLock;
   
  /// 获取一个 pthread 对应的 RunLoop。
  CFRunLoopRef _CFRunLoopGet(pthread_t thread) {
      OSSpinLockLock(&loopsLock);
      
      if (!loopsDic) {
          // 第一次进入时，初始化全局Dic，并先为主线程创建一个 RunLoop。
          loopsDic = CFDictionaryCreateMutable();
          CFRunLoopRef mainLoop = _CFRunLoopCreate();
          CFDictionarySetValue(loopsDic, pthread_main_thread_np(), mainLoop);
      }
      
      /// 直接从 Dictionary 里获取。
      CFRunLoopRef loop = CFDictionaryGetValue(loopsDic, thread));
      
      if (!loop) {
          /// 取不到时，创建一个
          loop = _CFRunLoopCreate();
          CFDictionarySetValue(loopsDic, thread, loop);
          /// 注册一个回调，当线程销毁时，顺便也销毁其对应的 RunLoop。
          _CFSetTSD(..., thread, loop, __CFFinalizeRunLoop);
      }
      
      OSSpinLockUnLock(&loopsLock);
      return loop;
  }
   
  CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain() {
      return _CFRunLoopGet(pthread_main_thread_np());
  }
   
  CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent() {
      return _CFRunLoopGet(pthread_self());
  }
  

2.RunLoop相关类

• Core Foundation中关于RunLoop的5个类：

  CFRunLoopRef      // 获得当前RunLoop和主RunLoop
  CFRunLoopModeRef  // 代表的是RunLoop的运行模式
  CFRunLoopSourceRef    // 事件源，输入源
  CFRunLoopTimerRef     // 定时器时间
  CFRunLoopObserverRef  // 观察者，能够监听RunLoop的状态改变
  

  RunLoop的相关类之间的关系如下:

  [图片上传失败...(image-9690b1-1601390921288)]

  一个 RunLoop 包含若干个 Mode，每个 Mode 又包含若干个 Source/Timer/Observer。但RunLoop每次只能选择一个模式运行。要保证运行循环RunLoop不退出，每个模式里面至少存在一个Source或者一个Timer，Observer可以有也可以没有，只是监听RunLoop的运行状态。

  CFRunLoopSourceRef 是事件产生的地方。Source有两个版本：Source0 和 Source1。

  Source0：基于用户主动触发的事件（触摸事件，performSelector 都会触发Source0事件）

  ​ 点击button 或点击屏幕，当点击屏幕时，手指和屏幕产生一个事件，这个事件会自动打包生成一个Source0事件

  Source1：基于Port的线程间通信（与内核相关，自发调用的）
  注意：Source1在处理的时候会分发一些操作给Source0去处理

  CFRunLoopTimerRef 是基于时间的触发器。

  其包含一个时间长度和一个回调（函数指针）。当其加入到 RunLoop 时，RunLoop会注册对应的时间点，当时间点到时，RunLoop会被唤醒以执行那个回调。

  CFRunLoopObserverRef 是观察者，每个 Observer 都包含了一个回调（函数指针），当 RunLoop 的状态发生变化时，观察者就能通过回调接受到这个变化。可以观测的时间点有以下几个：

  typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
      kCFRunLoopEntry         = (1UL << 0), // 即将进入运行循环
      kCFRunLoopBeforeTimers  = (1UL << 1), // 即将处理定时器事件
      kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即将处理输入源事件
      kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 即将进入休眠
      kCFRunLoopAfterWaiting  = (1UL << 6), // 刚从休眠中唤醒
      kCFRunLoopExit          = (1UL << 7), // 退出运行循环
      kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU // 运行循环所有活动
  };
  

  添加观察者到运行循环的代码:

  // 监听RunLoop的各种活动状态(包括唤醒，休息，以及处理各种事件等...)
  - (void)observerRunLoopActivity {
      /* 
       1.创建观察者
        参数1: 分配内存空间的方式,传默认
        参数2: RunLoop的运行状态
        参数3: 是否持续观察
        参数4: 优先级,传0
        参数5: 观察者观测到状态改变时触发的方法
       */
      CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
          switch (activity) {
              case kCFRunLoopEntry:
                  NSLog(@"RunLoop进入");
                  break;
              case kCFRunLoopBeforeTimers:
                  NSLog(@"RunLoop要处理定时器（Timers）事件了");
                  break;
              case kCFRunLoopBeforeSources:
                  NSLog(@"RunLoop要处理输入源（Sources）事件了");
                  break;
              case kCFRunLoopBeforeWaiting:
                  NSLog(@"RunLoop要休息了");
                  break;
              case kCFRunLoopAfterWaiting:
                  NSLog(@"RunLoop醒来了");
                  break;
              case kCFRunLoopExit:
                  NSLog(@"RunLoop退出了");
                  break;
              default:
                  break;
          }
      });
      /* 
       2.添加观察者到运行循环
        参数1: 要监听哪个RunLoop, 传入当前的运行循环
        参数2: 观察者/监听者, 观察运行循环的各种状态
        参数3: 运行循环的模式，要监听RunLoop在哪种运行模式下的状态
       */
      CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
        /** 
         3.释放观察者 
         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
        */
      CFRelease(observer);
  }
  

3.RunLoop的model

• RunLoop 有五种运行模式，其中我们常用的是1、2、5这三个。

  kCFRunLoopDefaultMode // 1> App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
  UITrackingRunLoopMode // 2> 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   // 3> 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 // 4> 接受系统事件的内部 Mode，通常用不到
  kCFRunLoopCommonModes     // 5> 这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode
  

• Model间的切换：

  我们平时在开发中一定遇到过，当我们使用NSTimer每一段时间执行一些事情时滑动UIScrollView，NSTimer就会暂停，当我们停止滑动以后，NSTimer又会重新恢复的情况

  // 创建定时器并添加到RunLoop
  // [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(show) userInfo:nil repeats:YES];
  
  NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(show) userInfo:nil repeats:YES];
  // 把定时器添加到RunLoop中
  // 1.NSDefaultRunLoopMode 默认运行模式，此时定时器任务只会在默认模式下执行
  [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode]; 
  
  // 当scrollView滑动的时候，timer失效，停止滑动时，timer恢复
  // 原因：当scrollView滑动的时候，RunLoop的Mode会自动切换成UITrackingRunLoopMode模式，因此timer失效，当停止滑动，RunLoop又会切换回NSDefaultRunLoopMode模式，因此timer又会重新启动了
  
  // 2. UITrackingRunLoopMode 界面跟踪模式，此时定时器任务只会在滑动scrollView时执行
  [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];
      
  // 3. 那个如何让timer在两个模式下都可以运行呢？(即滚动视图时，不会对定时器产生影响)
  // 3.1 在两个模式下都添加timer 是可以的，但是timer添加了两次，并不是同一个timer
  // 3.2 使用占位的运行模式 NSRunLoopCommonModes标记，凡是被打上NSRunLoopCommonModes标记的都可以运行，因此也就是说如果我们使用NSRunLoopCommonModes，timer可以在UITrackingRunLoopMode，kCFRunLoopDefaultMode两种模式下运行
  [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
  

  在实际开发中，一般不把timer放到主线程的RunLoop中，因为主线程在执行阻塞的任务时，timer计时会不准。
  如何让计时准确？如果timer在主线程中阻塞了怎么办？
  1》放入子线程中(即要开辟一个新的线程，但是成本是需要开辟一个新的线程)
  2》写一种跟RunLoop没有关系的计时，即GCD。(不会阻塞，推荐使用这种)

  // GCD定时器(常用)
  // 创建队列
  dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
  // 1.创建一个GCD定时器
  /*
   第一个参数:表明创建的是一个定时器
   第四个参数:队列
   */
  dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
  // 需要对timer进行强引用，保证其不会被释放掉，才会按时调用block块
  // 局部变量，让指针强引用
  self.timer = timer;
  // 2.设置定时器的开始时间,间隔时间,精准度
  /*
   第1个参数:要给哪个定时器设置
   第2个参数:开始时间
   第3个参数:间隔时间
   第4个参数:精准度 一般为0 在允许范围内增加误差可提高程序的性能
   GCD的单位是纳秒 所以要*NSEC_PER_SEC
   */
  dispatch_source_set_timer(timer, DISPATCH_TIME_NOW, 2.0 * NSEC_PER_SEC, 0 * NSEC_PER_SEC);
  
  // 3.设置定时器要执行的事情
  dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
      NSLog(@"---%@--",[NSThread currentThread]);
      // 取消定时
        if (判断条件) {
        dispatch_source_cancel(timer);
            self.timer = nil;
        }
  });
  // 4.启动
  dispatch_resume(timer);
  

4.应用场景

• 定时器：实例化定时器并指定监听方法后，需要把定时器加到RunLoop上。加到RunLoop上之后，才能在每个时间触发的时候去监听事件。

  self.timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(show) userInfo:nil repeats:YES];
  [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode]; 
  

  使用定时器还有一个细节：就是在定时器不使用的时候，必须要销毁，否则会产生循环引用。

  target后有一个self，定时器会对self强引用；viewController本身也会对定时器强引用（定时器通常会保存到viewController的实例变量/属性中），所以就会产生循环引用。

• 常驻线程：永远活着的线程。开启一个子线程，再手动开启这个子线程的RunLoop，这个子线程就是常驻线程。

  常驻线程的生命周期跟APP相同。跟主线程并行，永远不会被销毁，一直在后台默默的做一些事情。（常驻线程的使用一般比较少，在实际开发中基本上没有这种需求）

  在子线程里面也有运行循环（RunLoop），这个运行循环（RunLoop）默认不被开启；只有我们调用它的时候才会被开启（即需要手动开启）。

  [图片上传失败...(image-98d89b-1601390921288)]

  特别注意：

  在启动RunLoop之前建议用 @autoreleasepool {…}包裹。

  意义：创建一个大释放池，释放{}期间创建的临时对象，一般好的框架的作者都会这么做。

  - (void)executeTask {
      @autoreleasepool {
          NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
          [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
          [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
      }
  }
  

• 自动释放池

  Q：autoreleasePool对象是什么时候释放的？
  A：自动释放池的释放和创建与RunLoop有关。
    当RunLoop开启时，就会自动创建一个自动释放池。
    当Runloop准备休眠的时候，会释放旧的autoreleasePool对象，再重新创建一个新的空的autoreleasePool对象。
    当RunLoop从休眠中被唤醒的时候，Timer,Source等新的事件就会放到新的自动释放池中。
    当Runloop即将退出的时候，会释放掉相关所有的autoreleasePool对象。
  

  注意：只有主线程的RunLoop会默认启动。也就意味着会自动创建自动释放池，子线程需要在线程调度方法中手动添加自动释放池。

• performSelector方法

  performSelector其实是创建了一个Timer，然后添加到当前的线程中。如果当前线程没有Runloop，这个方法则走不通的。

  // 可以设置只在某个运行模式（modes）下执行方法（aSelector）
  - (void)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)anArgument afterDelay:(NSTimeInterval)delay inModes:(NSArray<NSRunLoopMode> *)modes;
  - (void)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)anArgument afterDelay:(NSTimeInterval)delay;
  

• 用于Socket开发：使用RunLoop能够监听网络端口数据的接收与发送情况。（平常企业开发中用Socket开发比较少，通常是做硬件通讯的时候，用得比较多。比如：智能家居开发、游戏机等）

• iOS中默认开启的事件循环，保证主线程不退出。

  [图片上传失败...(image-5ddd5e-1601390921288)]

  第14行代码的UIApplicationMain函数内部就启动了一个RunLoop

  所以UIApplicationMain函数一直没有返回，保持了程序的持续运行

  这个默认启动的RunLoop是跟主线程相关联的。

三、总结

• RunLoop知识点的大致框架：

  [图片上传失败...(image-b32310-1601390921288)]

• 思考：以后为了增加用户体验，在用户UI交互的时候不做事件处理，我们可以把需要做的操作放到NSDefaultRunLoopMode。

• RunLoop处理逻辑流程图：

  [图片上传失败...(image-6a5199-1601390921288)]

在实际中的使用场景其实很明确了, 在程序中中有大量临时变量(循环/遍历中)的时候最好手动创建autoreleasepool{}

四、面试题

1. 讲讲 RunLoop，项目中有用到吗？
2. RunLoop内部实现逻辑？
3. Runloop和线程的关系？
4. timer 与 Runloop 的关系？
5. 程序中添加每3秒响应一次的NSTimer，当拖动tableview时timer可能无法响应要怎么解决？
6. Runloop 是怎么响应用户操作的， 具体流程是什么样的？
7. 说说RunLoop的几种状态？
8. Runloop的mode作用是什么？