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一、RunLoop基本概念

• RunLoop从字面意思上看:

  • 运行循环
  • 跑圈

• RunLoop的基本作用:

  • 保持程序的持续运行
  • 处理APP中各种事件(比如:触摸事件,定时器事件，Selector事件等)
  • 能节省CPU资源，提高程序的性能:该做事的时候就唤醒，没有事情就睡眠

• 假如没有了RunLoop:

  • 大家都知道程序的入口是main函数:

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

  • 如果没有RunLoop，程序就会在main函数执行完毕的时候退出，也正是因为有了RunLoop，导致main函数没有马上退出,保证了程序持续运行;
  • 其实是在UIApplicationMain函数内部启动了一个RunLoop;
  • 这个默认启动的RunLoop是跟主线程相关联的

• RunLoop内部其实是有一个do-while循环(可以从RunLoop源码中找到),暂且可以理解为下面的代码:

RunLoop伪代码.png

二、RunLoop对象

• iOS中有2套API来访问和使用RunLoop
  • Foundation框架中的NSRunLoop;
  • Core Foundation中的CFRunLoop;
• NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC包装，所以要了解RunLoop内部结构，需要多研究CFRunLoopRef层面的API（Core Foundation层面）

三、RunLoop与线程

• 每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象

• 主线程中的RunLoop由系统自动创建，子线程中RunLoop可以通过手动创建

• RunLoop在线程结束的时候会被销毁

• 获取RunLoop对象

  • Foundation框架中

  [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框架中

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

四、RunLoop的结构(为更深入的了解RunLoop我们研究CFRunLoop)

RunLoop结构.png

1. CFRunLoopModeRef:

• CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式
• 一个RunLoop中包含N多个Mode，每个Mode中又包含了N多个Source/Timer/Observer
• 一个RunLoop在同一时间内只能处在一种运行模式下，这个模式也就是CurrentMode
• 一个RunLoop的运行模式可以切换，是在当前Mode退出后，下次进入的时候切换
• 系统默认注册了5中Mode:
  • NSDefaultRunLoopMode:默认的Mode，通常主线程的RunLoop是在这个Mode下运行
  • UITrackingRunLoopMode:界面跟踪Mode，当用户与界面交互的时候会在此Mode下运行
  • NSRunLoopCommonModes:这个不是一种真正的Mode，是一个占位用的Mode
  • UIInitializationRunLoopMode:程序启动时的Mode，启动完成后就不在此Mode下
  • GSEventReceiveRunLoopMode:接受系统事件的内部Mode，一般我们用不到

2. CFRunLoopTimerRef

• CFRunLoopTimerRef是基于时间的触发器
• CFRunLoopTimerRef基本上说的就是NSTimer，它受RunLoop Mode的影响

// 创建一个定时器(NSDefaultRunLoopMode)
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
// NSDefaultRunLoopMode:NSTimer只有在默认模式下(NSDefaultRunLoopMode)工作，切换到其他模式不再工作，比如拖拽了界面上的某个控件(会切换成UITrackingRunLoopMode)
[[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        
// 创建一个定时器(UITrackingRunLoopMode)
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
// 拖拽UI界面时出发定时器,在默认模式(NSDefaultRunLoopMode)下不工作
[[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];
       
// 创建一个定时器(NSRunLoopCommonModes)
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
// NSRunLoopCommonModes仅仅是标记NSTimer在两种模式(UITrackingRunLoopMode/NSDefaultRunLoopMode)下都能运行,但一个RunLoop中同一时间内只能运行一种模式
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

// 默认已经添加到主线程中RunLoop(mainRunLoop)中(Mode:NSDefaultRunLoopMode)
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

• GCD定时器不受RunLoop Mode的影响

/** 定时器对象 */
@property (nonatomic, strong)dispatch_source_t timer; // 需要一个强引用

NSLog(@"开始");
// 获取队并发队列，定时器的回调函数将会在子线程中执行
// dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    
// 获取主队列，定时器的回调函数将会在子线程中执行
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

self.timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
    
// 该时间表示从现在开始推迟两秒
dispatch_time_t start = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 2 * NSEC_PER_SEC);
    
// 设置定时器的开始时间，间隔时间
dispatch_source_set_timer(self.timer, start, 1 * NSEC_PER_SEC, 0 * NSEC_PER_SEC);
    dispatch_source_set_event_handler(self.timer, ^{
        NSLog(@"------%@", [NSThread currentThread]);
    });
dispatch_resume(self.timer);

/* 参数说明:
// 设置定时器的一些属性
    dispatch_source_set_timer(dispatch_source_t source, // 定时器对象
                              dispatch_time_t start, // 定时器开始执行的时间
                              uint64_t interval, // 定时器的间隔时间
                              uint64_t leeway // 定时器的精度
                              );

*/

3. CFRunLoopSourceRef

• 按照官方文档CFRunLoopSourceRef为3类
  • Port-Based Sources:与内核相关
  • Custom Input Sources:与自定义Sources相关
  • Cocoa Perform Selector Sources:与Performxxxxxx等方法等相关
• 按照函数调用栈CFRunLoopSourceRef分2类:
  • Source0：非基于Port的
  • Source1：基于Port的，通过内核和其他线程通信，接收、分发系统事件

4. CFRunLoopObserverRef

• CFRunLoopObserverRef是RunLoop的观察者，可以通过CFRunLoopObserverRef来监听RunLoop状态的改变

• CFRunLoopObserverRef监听的状态由以下几种:
  /* Run Loop Observer Activities */ typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) { kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), // 状态值:1,表示进入RunLoop kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), // 状态值:2,表示即将处理NSTimer kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 状态值:4,表示即将处理Sources kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 状态值:32,表示即将休眠 kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), // 状态值:64,表示从休眠中唤醒 kCFRunLoopExit = (1UL << 7), // 状态值:128,表示退出RunLoop kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU // 表示监听上面所有的状态 };

• 如何监听RunLoop的状态:

  • 1.创建CFRunLoopObserverRef

// 第一个参数用于分配该observer对象的内存
// 第二个参数用以设置该observer所要关注的的事件，详见回调函数myRunLoopObserver中注释
// 第三个参数用于标识该observer是在第一次进入run loop时执行还是每次进入run loop处理时均执行
// 第四个参数用于设置该observer的优先级,一般为0
// 第五个参数用于设置该observer的回调函数
// 第六个参数observer的运行状态   
 CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
            NSLog(@"----监听到RunLoop状态发生改变---%zd", activity);
            });

- 2.将观察者CFRunLoopObserverRef添加到RunLoop上面

        CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);

- 3.观察者CFRunLoopObserverRef要`手动释放`
        CFRelease(observer);

五、RunLoop的处理逻辑

RunLoop处理逻辑-官方.png

• 上图显示了线程的输入源

  • 1.基于端口的输入源（Port Sources）
  • 2.自定义输入源（Custom Sources）
  • 3.Cocoa执行Selector的源（performSelectorxxxx方法）
  • 4.定时源（Timer Sources ）

• 线程针对上面不同的输入源，有不同的处理机制

  • 1.handlePort——处理基于端口的输入源
  • 2.customSrc——处理用户自定义输入源
  • 3.mySelector——处理Selector的源
  • 4.timerFired——处理定时源

• 非官方文档

  
  
  RunLoop处理逻辑-非官方.png

六、RunLoop的具体使用

• 1.图片刷新(假如界面要刷新N多图片(渲染)，此时用户拖拽UI控件就会出现卡的效果，我们可以通过RunLoop实现，只在RunLoop默认Mode下下载，也就是拖拽Mode下不刷新图片)

- (void)viewDidLoad {
   [super viewDidLoad];
   // 只在NSDefaultRunLoopMode下执行(刷新图片)
   [self.myImageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"0"] afterDelay:2.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];    
}

• 2.保证一个线程永远不死
  • 方案一:用一个强引用引用住线程(这种方案是不可行的)，原因如下:

#import "ViewController.h"
#import "YCThread.h"
@interface ViewController ()

/*
思路:用一个强引用线程，当点击屏幕的时候再让他启动，结果是不可行！！！！

因为，线程执行完内部的任务后就会自动死亡，你如果用一个强引用引用这个线程，
即使内存还在，但是该线程也已经处于死亡状态(线程状态)，是不能再次启动的，
如果再次启动一个死亡状态的线程，就会
报错--reason: '*** -[YCThread start]: attempt(视图) to start the thread again'
*/
/** 线程对象 */
@property (nonatomic, strong)YCThread *thread; // 强引用

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 创建子线程
    self.thread = [[YCThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
    // 启动子线程
    [self.thread start];
}

- (void)run {
    NSLog(@"----------");
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    // 点击屏幕再次启动线程
    [self.thread start];
}

@end

• 方案二:(死循环+RunLoop)，不建议此做法，不是太好

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()
/** 线程对象 */
@property (nonatomic, strong)NSThread *thread;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    // 创建子线程
    self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
    
    [self.thread start];
}

- (void)run {

    NSLog(@"run--%@", [NSThread currentThread]);
    
    // 利用死循环(不建议此做法)
    while (1) {
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    }
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    
    [self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:YES modes:@[NSDefaultRunLoopMode]];
}
- (void)test {

    NSLog(@"test--%@", [NSThread currentThread]);
}

@end

• 方案三:（子线程中加入RunLoop+RunLoop源）建议采用此方案
  • 备注:RunLoop源:Port、Sources0/Sources1、Timer

#import "ViewController.h"
/*
思路:为了保证线程不死，我们考虑在子线程中加入RunLoop，
    但是由于RunLoop中没有没有源，就会自动退出RunLoop，
    所以我们要为子线程添加一个RunLoop，
    并且为这个RunLoop添加源(保证RunLoop不退出)
*/
@interface ViewController ()

/** 线程对象 */
@property (nonatomic, strong)NSThread *thread;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    // 创建子线程
    self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];

    //启动子线程
    [self.thread start];
    
}

- (void)run {

    NSLog(@"run--%@", [NSThread currentThread]); // 子线程
    
    // 给子线程添加一个RunLoop，并且加入源
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    // 启动RunLoop
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    
    NSLog(@"------------"); // RunLoop启动，这句没有执行的机会
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {

    // 在子线程中调用test方法，如果子线程还在就能够调用成功
    [self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:YES modes:@[NSDefaultRunLoopMode]];
}

- (void)test {
    NSLog(@"test--%@", [NSThread currentThread]); // 子线程
}

@end

• 主线程之所以没有退出，就是因为主线程内部自动开启了一个RunLoop.