iOS开发经验(18)-Runloop

Runloop
RunLoop 与线程
个人理解总结
应用场景

1. 什么是RunLoop

基本作用

保持程序的持续运行（do-while循环，使app不断运行）
处理App中的各种事件（触摸、定时器、Selector）
节省CPU资源、提高程序性能：该做事的时候做事，该休息的时候休息。

RunLoop基本运行流程
运行逻辑总结：一个线程对应一个runLoop,主线程的runloop是程序一启动,默认就创建一个runloop,创建好了之后就会给它添加一些默认的模式,每个模式里面会有很多的 source /timer/observer ,添加好这些模式后,observer就会监听主线程的runloop,进入runloop后,就开始处理事件,先处理timer,再处理source0,source0处理完之后再处理source1,当把这些所有的事件反复的处理完之后,如果没有事件了,那么runloop就会进入睡眠状态,当用户又触发了新的事件,就会唤醒runloop,唤醒runloop后回到第二步,重新处理新的timer,新的source0,新的source1,处理完后就睡眠,一直反复,当我们把程序关闭或者强退,这个时候observer就会监听都runloop退出了。
简单说就是：
先进入 RunLoop，处理系统默认事件，触发事件的时候，RunLoop 醒来处理 timer、source0、source1，处理完再睡觉。

运行循环本质
线程在执行中的休眠和激活就是由RunLoop对象进行管理的
Runloop 轮询用来响应事件，runloop里的任务串行执行，容易受堵塞

main 函数中的 RunLoop
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

2. RunLoop 与线程

一条线程对应一个 RunLoop，主线程的 RunLoop 只要程序已启动就会默认创建并与主线程绑定好，RunLoop 底层的实现是通过字典的形式来将线程和 RunLoop 来绑定的，RunLoop 可以理解为懒加载，子线程的 RunLoop 可以调用 currentRunLoop，先从字典里面根据子线程取，如果没有就会去创建并与子线程绑定，保存到字典当中。每个 RunLoop 里面有很多的 Mode，每个 Mode 里面又有很多的source、timer、observer。RunLoop 在同一时刻只能执行一种 Mode，当执行这种 Mode 的时候，只有这种 Mode 中的source、timer、observer 有效，别的 Mode 无效，这样做是为了避免逻辑的混乱。

每条线程都有唯一的一个与之对应的 RunLoop 对象
主线程的 RunLoop 自动创建好了，子线程的 RunLoop 需要主动创建
RunLoop 在第一次获取时创建，在线程结束时销毁

3. 获取RunLoop 对象

Foundation

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

Core Foundation

//当前RunLoop
CFRunLoopGetCurrent();
//主线程 RunLoop
CFRunLoopGetMain();

源：分为输入源和定时源。必须将至少其中一个添加到Runloop中，才能保证Runloop不立即退出；当你创建输入源的时候，需要将其分配给 runloop 中的一个或多个模式；模式只会在特定事件影响监听的源。

输入源：
- 自定义输入源-source0 用户操作触摸事件源。使用回调函数来配置自定义输入源
- 基于端口的输入源-source1 接受分发系统事件。不需要直接创建输入源。只要简单的创建对象，并使用 NSPort 的方法将该端口添加到 Ruhnloop 中
定时源：产生基于时间的通知，但它并不是实时机制。和输入源一样，定时器也和 runloop 的特定模式相关。

CoreFoundation中关于RunLoop的5个类

CFRunLoopRef：运行循环对象，也就是它自身
CFRunLoopModeRef：指定runloop的运行模式。作用：给事件源分组，避免互相影响，逻辑混乱。运行模式1个runLoop可以有很多个Mode，1个Mode可以有很多个Source，Observer，Timer，但是在同一时刻只能同时执行一种Mode
CFRunLoopSourceRef：输入源
CFRunLoopTimerRef：定时源，定时器；必须加入到runloop
CFRunLoopObserverRef（观察者，观察是否有事件）

系统默认注册了 5个Mode：

kCFRunLoopDefaultMode：App的默认Mode，通常主线程是在这个 Mode 下运行的
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，启动完成之后就不再使用。
GSEventReceiveRunLoopMode：接收系统时间的内部 Mode，通常用不到。
kCFRunLoopCommonModes(比较特殊)：这时一个占位用的 Mode，不是一种真正的 Mode。

RunLoop观察者介绍：

CFRunLoopObserverRef是观察者，能够监听RunLoop的状态改变
Observer是监听RunLoop状态的，CoreFunction向线程添加runloop observers来监听事件，意在监听事件发生时来做处理。
线程除了处理输入源，RunLoop也会生成关于Run Loop行为的通知（notification）。RunLoop观察者（Run-Loop Observers）可以收到这些通知，并在线程上面使用他们来作额外的处理；如果RunLoop没有任何源需要监视的话，它会在你启动之际立马退出。

在每次运行开启RunLoop的时候，所在线程的RunLoop会自动处理之前未处理的事件，并且通知相关的观察者。
具体的顺序如下：

通知观察者RunLoop已经启动

通知观察者即将要开始的定时器
通知观察者任何即将启动的非基于端口的源
启动任何准备好的非基于端口的源
如果基于端口的源准备好并处于等待状态，立即启动；并进入步骤9
通知观察者线程进入休眠状态
将线程置于休眠知道任一下面的事件发生：
某一事件到达基于端口的源
定时器启动
RunLoop设置的时间已经超时
RunLoop被显示唤醒
通知观察者线程将被唤醒
处理未处理的事件
如果用户定义的定时器启动，处理定时器事件并重启RunLoop。进入步骤2
如果输入源启动，传递相应的消息
如果RunLoop被显示唤醒而且时间还没超时，重启RunLoop。进入步骤2
通知观察者RunLoop结束。（自动释放池）

** RunLoop底层实现原理**
RunLoop 底层的实现是通过字典的形式来将线程和 RunLoop 来绑定的，RunLoop 可以理解为懒加载，子线程的 RunLoop 可以调用 currentRunLoop，先从字典里面根据子线程取，如果没有就会去创建并与子线程绑定，保存到字典当中。每个 RunLoop 里面有很多的 Mode，每个 Mode 里面又有很多的source、timer、observer。RunLoop 在同一时刻只能执行一种 Mode，当执行这种 Mode 的时候，只有这种 Mode 中的source、timer、observer 有效，别的 Mode 无效，这样做是为了避免逻辑的混乱。

3. 个人理解总结

runloop就是一个do-while循环；
runloop就是用来接受事件源，管理线程，安排线程处理事件。线程是执行任务的。app需要持续运行，如果在主线程里，不开启runloop，就会关闭app。所以程序启动的时候，在创建主线程的时候，runloop也被系统创建了，来保持app持续运行、安排线程处理事件；
它以dic的形式跟线程绑定在一起，key是线程，value是它的runloop。创建方式是懒加载；
子线程开启时，如果没有获取runloop，执行完任务就会销毁，如果你想让线程不自动销毁，可以获取runloop，让runloop安排线程添加源（输入源，计时器源）并执行任务。在添加了 source 以后,你可以给 runloop 添加 observers 来监测 runloop 的不同的执行的状态。注意如果不添加源，runloop会立马退出。

runloop有5个大类：
1. 自身对象；
2. mode：指定事件处理模式；在设置 RunLoopMode 以后,你的 RunLoop 就会自动过滤和其他 Mode 相关的事件源,而只监视和当前设置 Mode 相关的源(以及通知相关的观察者)。
3. souce：事件（用户操作，系统事件）；
4. timer：计时器
5. Observer：给 RunLoop 注册观察者 Observer,以便监控 RunLoop 的运行过程

mode补充：
主要有三个mode对象：
默认是主线程下的有以下作用：等待唤醒；安排工作优先级顺序；大多数工作中默认的运行方式。
第二个，使用这个Mode去跟踪来自用户交互的事件，比如UITableView上下滑动，当scroll滑动时，切换为trackmode，让scroll优先级提高，其他事件优先级排后，保证流畅；
第三个基于上面两个的混合体：什么时候用，即让scroll流畅运行，也让timer事件得到回调得以运行

Runloop退出
移除runloop的输入源和定时器也可能导致run loop退出

使用方法：
开辟线程，获取runloop
自定义事件源或使用系统端口NSPort，添加到runloop；
指定mode给事件分组；
添加观察者，监听状态；
当事件的模式与消息循环的模式匹配的时候，消息才会运行：让线程即将休眠时，执行任务；接受到用户触摸事件时，切换mode，暂停任务，保证流畅。

4. 应用场景

1. 定时器

NSTimer+NSRunLoop：容易受线程堵塞影响(此文主要讲解这个)
GCD定时器：GCD 创建的好处，不受 RunLoopMode 的影响。

NSTimer:
就是CFRunLoopTimerRef。
主要用于计时器的工作，当创建完计时器，必须要把它加入runloop中才能进行正常回调，
提问1.那么为什么要将它加入runloop？
回答：这是由于计时器的功能决定的，计时器要不断的运行休眠切换，是持续性的行为。如果不放在runloop中，它无法持续进行，只有runloop才能安排线程什么时候处理这个事件。通过自身的observer类不断监听，来进行回调休眠回调休眠。

提问2.NSTimer有什么需要注意的地方或者说有什么缺点？
回答：需要注意循环引用问题：因为NSTimer强持有target（为什么要强持有target：为了在运行中怕它被销毁，事件的不断持续运行时，所以要强持有），在once的情况下，一般没有问题；但当repeat=YES时，如果我们不主动调用invalid方法，它会在强持有target的情况下无限进行下去，造成内存泄漏。
解决办法：

手动调用invalid方法并置为nil
构造一个中间类，提供传入对象和方法的接口，NSTimer对此对象进行强持有。而此对象会自己销毁，进而不会永远被NSTimer所持有造成内存泄漏。

提问3. 在cell上使用NSTimer显示倒计时，如何即保障滑动流畅又保持数据实时更新并显示
回答：创建timer，手动加入到runloop中，指定mode为commonmode模式。

2. ImageView显示
另外还有一个trick是当tableview的cell从网络异步加载图片, 加载完成后在主线程刷新显示图片, 这时滑动tableview会造成卡顿. 通常的思路是tableview滑动的时候延迟加载图片, 等停止滑动时再显示图片. 这里我们可以通过RunLoop来实现.

[self.cellImageView performSelector:@sector(setImage:)
withObject:downloadedImage afterDelay:0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

当NSRunLoop为NSDefaultRunLoopMode的时候tableview肯定停止滑动了, why? 因为如果还在滑动中, RunLoop的mode应该是UITrackingRunLoopMode.

3. PerformSelector:

[self performSelector:@selector(download:) withObject:url afterDelay:1.0f];

当调用 NSObject 的 performSelector:afterDelay:后，实际上内部会创建一个 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。在调用时的当前线程的runloop的default模式中运行。相当于在default中加了个定时器

4. 常驻线程
创建一个线程来处理耗时且频繁的操作，例如即时聊天音频的压缩，或者经常下载，避免频繁开启线程以便提高性能, AFNetWorking就是如此。

[[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[runLoop run];

5. 利用Runloop预处理多个cell高度
原理：滑动的时候，主线程中的runloop，会将默认的mode（处理事件）切换为trackmode，也就是说屏蔽了其他源中的事件（一种 mode对应一种事件源），保障滑动流畅。
预处理cell高度：分解成多个runloop source任务，不能在同一个runloop中迭代执行，因为会造成ui卡顿，这时就需要手动向 RunLoop 中添加 Source 任务。可以使用performer的方法，自定义事件源sourceo0任务，通过这个方法加入到指定线程的runloop中，并指定mode，在给定的 Mode 下执行，若指定的 RunLoop 处于休眠状态，则唤醒它处理事件。创建观察者监听runloop的状态。于是，我们用一个可变数组装载当前所有需要“预缓存”的 index path，每个 RunLoopObserver 回调时都把第一个任务拿出来分发。这样，每个任务都被分配到下个“空闲” RunLoop 迭代中执行，其间但凡有滑动事件开始，Mode 切换成 UITrackingRunLoopMode，所有的“预缓存”任务的分发和执行都会自动暂定，最大程度保证滑动流畅。
runloop状态：当用户停止滑动的时候，唤醒runloop，切换到默认mode，让其执行计算事件；当用户滑动的时候，通知runloop，切换trackmode，让其停止计算任务，并休眠。

[self performSelector:@selector(opCellheight:) onThread:sunThread withObject:url waitUntilDone:YES modes:array];

6. 滑动与图片刷新

滑动与图片刷新：当tableView的cell上有需要从网络获取的图片的时候，滚动tableView，异步线程回去加载图片，加载完成后主线程会设置cell的图片，但是会造成卡顿。可以设置图片的任务在CFRunloopDefaultMode下进行，当滚动tableView的时候，Runloop切换到UITrackingRunLoopMode，不去设置图片，而是而是当停止的时候，再去设置图片。

[self performSelector:@selector(download:) withObject:url afterDelay:0 inModes:NSDefaultRunLoopMode];

场景5跟6解决方法思想差不多，但是场景5的方法创建了多个source任务！更高效