RunLoop

RunLoop 运行循环，在程序运行过程中循环做一些事情。
应用范畴

1、定时器（Timer）、PerformSelector
2、GCD
3、事件响应、手势识别、界面刷新
4、网络请求
5、AutoreleasePool

概念介绍

在我们命令行项目的main函数里面

int main(int argc, const char * argv[]) {
  @autoreleasepool {
    NSLog(@"Hello, World!");
  }
  return 0;
}

执行完NSLog(@"Hello, World!");这个代码以后，程序立即退出，但是在我们的正常项目main函数里面

int main(int argc, char * argv[]) {
  @autoreleasepool {
    return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
  }
}

如果用一个伪代码来简单的解释一下上面代码的意思，就是

int main(int argc, char * argv[]) {
  @autoreleasepool {
    int retVal = 0;
    do {
      //休眠等待消息
      int message = sleep_and_wait();
      //处理消息
      retVal = process_message(message)
    } while (0 == retVal);
  }
}

程序不会马上退出，而是保持运行状态，RunLoop的基本作用：

1、保持程序持续的运行
2、处理app中的各种事件（比如触摸事件，定时器事件）
3、节省CPU资源，提高程序性能，该做事的时候做事，改休息的时候休息

RunLoop对象
iOS中有2套API来访问和使用RunLoop

1、Fundataion：NSRunLoop
2、Core Fundataion：CFRunLoop

NSRunLoop是基于CFRunLoop的一层OC包装，CFRunLoop是开源的，地址:https://opensource.apple.com/tarballs/CF/

RunLoop与线程

1、每一条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象
2、RunLoop保存在一个全局的Dictionary里，线程作为Key，RunLoop作为Value
3、线程刚创建时，并没有RunLoop对象，RunLoop会在第一次获取她时创建
4、RunLoop会在线程结束的时候销毁
5、主线程的RunLoop已经自动获取（创建），子线程默认没有开启RunLoop

获取RunLoop对象

1、Fundation
- 1、获取当前线程的RunLoop对象[NSRunLoop currentRunLoop]
- 2、获取主线程的RunLoop对象[NSRunLoop mainRunLoop]
2、Core Foundation
- 1、获取当前线程的RunLoop对象CFRunLoopGetCurrent()
- 2、获取主线程的RunLoop对象CFRunLoopGetMain()

RunLoop相关类
Core Foundation中关于RunLoop一共有5个类

1、CFRunLoopRef
2、CFRunLoopModeRef
3、CFRunLoopSourceRef
4、CFRunLoopTimerRef
5、CFRunLoopObserverRef

我们下载RunLoop，然后搜索CFRunLoop的组成

struct __CFRunLoop {
  CFRuntimeBase _base;
  pthread_mutex_t _lock;            /* locked for accessing mode list */
  __CFPort _wakeUpPort;            // used for CFRunLoopWakeUp 
  Boolean _unused;
  volatile _per_run_data *_perRunData;              // reset for runs of the run loop
  pthread_t _pthread;
  uint32_t _winthread;
  CFMutableSetRef _commonModes;
  CFMutableSetRef _commonModeItems;
  CFRunLoopModeRef _currentMode;
  CFMutableSetRef _modes;
  struct _block_item *_blocks_head;
  struct _block_item *_blocks_tail;
  CFAbsoluteTime _runTime;
  CFAbsoluteTime _sleepTime;
  CFTypeRef _counterpart;
};

我们打印一下NSLog(@"%@",[NSRunLoop currentRunLoop]);

其中主要的有下面几个:

1、_pthread记录当前线程
2、_commonModes
3、_commonModeItems
4、_currentMode,当前mode类型
5、_modes 存放CFRunLoop里面的所有mode

我们在RunLoop源码中搜索CFRunLoopMode来查看一下CFRunLoopMode都存放了哪些东西:

1、Source0：
- 处理触摸事件，
- performSelector:onThread:
2、Source1：
- 基于Port的线程间通信，
- 系统事件的捕捉
3、Timer ：
- NSTimer，
- performSelector:withObject:afterDelay:
4、Observers：
- 用于监听RunLoop的状态
- UI刷新
- Autorelease pool（BeforeWaiting）

我们来简单的证明一下Source0,我们随便写一个touchesBegan触摸事件，然后在里面打一个断点，bt指令就是打印线程执行的所有方法

我们可以在线程执行方法中可以发现，在调用RunLoop相关方法的时候，第一个是调用的__CFRunLoopDoSources0

RunLoop里面会有多个Mode，但是只有一个_currentMode

CFRunLoopModeRef

1、CFRunLoopModeRef代表着RunLoop的运行模式
2、一个RunLoop包含若干个Mode，每个Mode又包含若干个Source0/Source1/Timer/Observer
3、RunLoop启动的时候只能选择其中一个Mode作为currentMode
4、如果要切换Mode，只能退出当前Loop，再重新选择一个Mode进入，不同组的Source0/Source1/Timer/Observer互不影响
5、如果Mode里面没有任何Source0/Source1/Timer/Observer，RunLoop会立刻退出

CFRunLoopModeRef常见的Mode

1、KCFRunLoopDefaultMode（NSDefaultRunLoopMode）：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行的
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

获取当前Mode

1	CFRunLoopMode mode = CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopGetCurrent());

CFRunLoopObserverRef

RunLoop的几种状态

/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
  kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), //即将进入runloop
  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
};

我们可以添加一个Observer监听RunLoop的所有状态，代码如下

// 创建Observer
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault,kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
  switch (activity) {
    case kCFRunLoopEntry:
      NSLog(@"kCFRunLoopEntry");
      break;
    case kCFRunLoopBeforeTimers:
      NSLog(@"kCFRunLoopBeforeTimers");
      break;
    case kCFRunLoopBeforeSources:
      NSLog(@"kCFRunLoopBeforeSources");
      break;
    case kCFRunLoopBeforeWaiting:
      NSLog(@"kCFRunLoopBeforeWaiting");
      break;
    case kCFRunLoopAfterWaiting:
      NSLog(@"kCFRunLoopAfterWaiting");
      break;
    case kCFRunLoopExit:
      NSLog(@"kCFRunLoopExit");
      break;
    default:
      break;
  }
});
// 添加Observer到RunLoop中
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
// 释放
CFRelease(observer);

我们运行上面代码，然后查看打印结果:

在没有任何事件处理的情况下，最终RunLoop的活动状态为kCFRunLoopBeforeWaiting即将进入休眠。

既然我们可以监听到了RunLoop的Mode变化情况，那么我们就可以打印一下KCFRunLoopDefaultMode和UITrackingRunLoopMode的切换情况了。

我们在view上随便拉一个UITextView,然后滚动UITextView
监听代码

//创建observer
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
  switch (activity) {
    case kCFRunLoopEntry: {
      CFRunLoopMode mode = CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopGetCurrent());
      NSLog(@"kCFRunLoopEntry - %@", mode);
      CFRelease(mode);
      break;
    }
    case kCFRunLoopExit: {
      CFRunLoopMode mode = CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopGetCurrent());
      NSLog(@"kCFRunLoopExit - %@", mode);
      CFRelease(mode);
      break;
    }
    default:
      break;
  }
});

//添加observer到runloop中
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
// 释放
CFRelease(observer);

打印结果为:

1、在刚开始滚动UITextView的时候，先退出kCFRunLoopDefaultMode，所以默认应该就是kCFRunLoopDefaultMode
2、在滚动中，进入UITrackingRunLoopMode
3、在滚动结束，先退出UITrackingRunLoopMode，然后在进入kCFRunLoopDefaultMode

RunLoop的运行逻辑:

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

1、通知观察者（observers）RunLoop即将启动
2、通知观察者（observers）任何即将要开始的定时器
3、通知观察者（observers）即将处理source0事件
4、处理source0
5、如果有source1，跳到第9步
6、通知观察者（observers）线程即将进入休眠
7、将线程置于休眠知道任一下面的事件发生
- 1、source0事件触发
- 2、定时器启动
- 3、外部手动唤醒
8、通知观察者（observers）线程即将唤醒
9、处理唤醒时收到的时间，之后跳回2
- 1、如果用户定义的定时器启动，处理定时器事件
- 2、如果source0启动，传递相应的消息
10、通知观察者RunLoop结束

RunLoop休眠原理

在RunLoop即将休眠的时候，通过mach_msg()方法来让软件和硬件交互

1、即将休眠的时候，程序调用mach_msg()传递给CPU，告诉CPU停止运行
2、即将启动RunLoop的时候，程序调用mach_msg()传递给CPU，告诉CPU开始工作

RunLoop简单应用

滚动视图上面NSTimer不失效

我们写一个简单的定时器,然后视图上面创建一个TextView,然后滚动TextView

static int count = 0;
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
  NSLog(@"%d",count++);
}];

我们观察可以发现在打印的第二秒和第三秒之间其实相差了14s，因为一个线程只会有一个RunLoop，默认情况下是kCFRunLoopDefaultMode，在滚动UITextView的时候，RunLoop切换到了UITrackingRunLoopMode,这个时候定时器就会停止，在滚动UITextView结束的时候，RunLoop切换到了kCFRunLoopDefaultMode，定时器继续开始启动了。

解决这个问题的方法就是把这个NSTimer添加到两种RunLoop中

1、

1 2	[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode]; [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

2、还有一个NSRunLoopCommonModes，我们用NSRunLoopCommonModes标记的时候，就可以实现上面效果
1
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
NSRunLoopCommonModes并不是一个真的模式，它只是一个标记,timer能在_commonModes数组中存放的模式下工作

线程保活(常驻线程)

开始之前先介绍几个概念

1、线程刚创建时，并没有RunLoop对象，RunLoop会在第一次获取她时创建
- 1、获取线程：[NSRunLoop currentRunLoop]
- 2、获取线程：CFRunLoopGetCurrent()
2、启动RunLoop的三种方法
- 1、- (void)run; ,
  这种方法runloop会一直运行下去，在此期间会处理来自输入源的数据，并且会在NSDefaultRunLoopMode模式下重复调用runMode:beforeDate:方法；
- 2、- (void)runUntilDate:(NSDate *)limitDate；
  可以设置超时时间，在超时时间到达之前，runloop会一直运行，在此期间runloop会处理来自输入源的数据，并且也会在NSDefaultRunLoopMode模式下重复调用runMode:beforeDate:方法；
- 3、- (void)runMode:(NSString *)mode beforeDate:(NSDate *)limitDate;
  runloop会运行一次，超时时间到达或者第一个input source被处理，则runloop就会退出
3、退出RunLoop的方式
- 1、启动方式的退出方法，如果runloop没有input sources或者附加的timer，runloop就会退出。
- 2、启动方式runUntilDate，可以通过设置超时时间来退出runloop。
- 3、启动方式runMode:beforeDate，通过这种方式启动，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。

如果我们想控制runloop的退出时机，而不是在处理完一个输入源事件之后就退出，那么就要重复调用runMode:beforeDate:，
具体可以参考苹果文档给出的方案，如下：

NSRunLoop *myLoop  = [NSRunLoop currentRunLoop];
myPort = (NSMachPort *)[NSMachPort port];
[myLoop addPort:_port forMode:NSDefaultRunLoopMode];
BOOL isLoopRunning = YES; // global
while (isLoopRunning && [myLoop runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]]);

//关闭runloop的地方
- (void)quitLoop {
  isLoopRunning = NO;
  CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
}

面试题

1、讲讲RunLoop项目中有用到吗？

1、定时器切换的时候，为了保证定时器的准确性，需要添加runLoop
2、在聊天界面，我们需要持续的把聊天信息存到数据库中，这个时候需要开启一个保活线程，在这个线程中处理

2、RunLoop内部实现逻辑？

1、通知观察者（observers）RunLoop即将启动
2、通知观察者（observers）任何即将要开始的定时器
3、通知观察者（observers）即将处理source0事件
4、处理source0
5、如果有source1，跳到第9步
6、通知观察者（observers）线程即将进入休眠
7、将线程置于休眠知道任一下面的事件发生
1、source0事件触发
2、定时器启动
3、外部手动唤醒
8、通知观察者（observers）线程即将唤醒
9、处理唤醒时收到的时间，之后跳回2
1、如果用户定义的定时器启动，处理定时器事件
2、如果source0启动，传递相应的消息
10、通知观察者RunLoop结束

3、RunLoop和线程的关系？

1、每一条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象
2、RunLoop保存在一个全局的Dictionary里，线程作为Key，RunLoop作为Value
3、线程刚创建时，并没有RunLoop对象，RunLoop会在第一次获取她时创建
4、RunLoop会在线程结束的时候销毁
5、主线程的RunLoop已经自动获取（创建），子线程默认没有开启RunLoop

4、RunLoop有几种状态

kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), // 即将进入RunLoop
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RunLoop

5、RunLoop的mode的作用
系统注册了5中mode

kCFRunLoopDefaultMode //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
kCFRunLoopCommonModes //这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode

但是我们只能使用两种mode

1
2

kCFRunLoopDefaultMode //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

iOS 多线程：『RunLoop』详尽总结

iOS RunLoop入门小结

iOS-Runloop常驻线程／性能优化