iOS中的RunLoop

iOS中的RunLoop

什么是RunLoop

从字面上理解就是一个运行循环，我们一般程序就是执行一个线程，是一条直线.有起点终点.而runloop就是一直在线程上面画圆圈，一直在跑圈，在不断跑圈中，一直在检测一些点击事件、定时器等等，一旦检测到就开始执行，执行结束后再睡眠，睡眠中再检测，除非切断否则一直在运行，否则就一直在循环。其内部的结构是一个do-while循环，在这个循环内部不断处理各种任务（比如timer、source、Observer）

RunLoop基本作用

• 保持程序的持续运行,App持续运行就是因为有RunLoop
• 处理App中的各种事件（比如触摸事件、定时事件、Selector事件）
• 节省CPU资源，提高程序性能，该做事时做事，该休息时休息
  ##RunLoop对象
• Foundation
  NSRunLoop
• Core Foundation
  CFRunLoopRef

NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop对象，NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC的包装

RunLoop与线程

• 每条线程都有唯一的一个与之相对应的RunLoop对象
• 主线程的RunLoop系统已经创建好了，子线程的RunLoop需要自己创建
• RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁

     // 全局的Dictionary，key 是 pthread_t， value 是 CFRunLoopRef
      
     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());
   }

从上面的代码可以看出，线程和 RunLoop 之间是一一对应的，其关系是保存在一个全局的 Dictionary 里。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 的创建是发生在第一次获取时，RunLoop 的销毁是发生在线程结束时。你只能在一个线程的内部获取其 RunLoop（主线程除外）。

  //获取当前线程的RunLoop
   [NSRunLoop currentRunLoop]; 
   //获取主线程的RunLoop
   [NSRunLoop mainRunLoop];
 
 //获取当前线程的RunLoop
   CFRunLoopGetMain();
   //获取主线程的RunLoop
   CFRunLoopGetCurrent();
   
 //runloop运行,
 - (BOOL)runMode:(NSRunLoopMode)mode beforeDate:(NSDate *)limitDate;

注：NSRunLoop初始化不需要alloc,只需要在该线程里调用[NSRunLoop currentRunLoop]，

RunLoop与相关类

（主要针对Core Foundation中的RunLoop的5个类）

• CFRunLoopRef
• CFRunLoopModeRef
• CFRunLoopSourceRef
• CFRunLoopTimerRef
• CFRunLoopObserverRef

其中 CFRunLoopModeRef 类并没有对外暴露，只是通过 CFRunLoopRef 的接口进行了封装。他们的关系如下:

CFRunLoopModeRef

• CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式，正是因为runloop里有source、timer、observer，runloop才能一直保持运行，如果没有这些，runloop会直接退出循环

• 一个RunLoop包含了若干个Mode，每个Mode又包含了若干个Source/Timer/Observer

• 每次RunLoop启动时，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进入循环

• 每个Mode可以设置自己的 Source/Timer/Observer，让其互不影响

• 系统默认注册了5个Mode（苹果只开放了前俩个）

• kCFRunLoopDefaultMode：App的默认Mode，通常主线程是这个Mode下运行

• UITrackingRunLoopMode：界面跟踪Mode，用于ScrollerView追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他Mode影响

• UIInitalizaationRunLoopMode：在刚启动App时进入的第一个Mode，启动完成后就不再使用

• GSEventReceiveRunLoopMode：接受系统事件内部的Mode（绘图渲染等等），通常用不到

• kCFRunLoopCommonModes：这是占位的Mode，不是真正的Mode

CFRunLoopTimerRef

• CFRunLoopTimerRef是一个基于时间触发器（简单说就是设置一个时间，时间到了就去执行一个事件）

//在UI上添加一个TextView，滑动TextView，观察timer是否执行

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

//调用scheduledTimer返回定时器，系统已自动添加RunLoop中，而且默认在NSDefaultRunLoopMode模式,这样每隔1s都会执行run
    //但是当你滑动textView时，定时器将失效，run方法停止执行，当你停止滑动时，run方法继续执行
    NSTimer *timer =  [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
    
    //修改模式(当你把这个timer添加到当前的runloop中时，不管你滑不滑动textView，run方法都会执行)
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

-----------------------------------------------   
//调用timerWith返回定时器，需要手动加入Runloop
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];  

-----------------------------------------------   

//1、只运行在NSDefaultRunLoopMode模式，一旦RunLoop进入其他模式（当你滑动textView时），定时器就不会工作了（run方法不执行）
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

-----------------------------------------------   
   
//2、只运行在UITrackingRunLoopMode模式，一旦RunLoop进入其他模式（当不滑动textView时），定时器就不会工作了（run方法不执行）
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

-----------------------------------------------   
    
//3、定时器会在标记Common modes的模式下会工作，标记为Common modes的模式（不管你滑不滑动textView，run方法都执行）：UITrackingRunLoopMode和NSDefaultRunLoopMode
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

}

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

CFRunLoopSourceRef

• CFRunLoopSourceRef是事件源（输入源）
• 按照官方文档，Source的理论分类
• **Port-Based Source **
• **Custom Input Source **
• Cocoa Perform Selector Sources
• 按照函数调用栈，Source的实践分类
• Source0：非基于Prot的
• Source1：基于Prot的，通过内核和其他线程通信，接受、分发系统事件
  比如一个点击事件，首先它会先包装成一个event，之后传到source1，source1再分发到source0，由source0处理

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

 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事件
       kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),//即将进入休眠
       kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),//从刚才休眠中唤醒
       kCFRunLoopExit = (1UL << 7),//即将退出runloop
       kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU//监听所有状态
   };

如果在runloop中添加Observer,只能用CF的函数，一般用于拦截系统事件等

    /*
      添加Observer
      参数1：默认值
      参数2：监听活动（这里监听了kCFRunLoopAllActivities）
      参数3：重复
      参数4：0
    */
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        NSLog(@"---监听Runloop状态改变--%lu",activity);
    });
    
    /*
    添加观察者，监听Runloop的在kCFRunLoopDefaultMode模式下的状态
    参数1：当前runloop
    参数2：监听者
    参数3：模式
    */
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
    
    
    //释放Observer
    CFRelease(observer);

• ** CF的内存管理（Core Foundation）**
• 1、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
• 2、release函数：CFRelease(observer);

RunLoop处理逻辑

关于runloop的内存，在runloop中，一个runloop会对应一条线程，而自动释放池是针对当前线程的一些对象，它会在kCFRunLoopBeforeWaiting之前会被释放一次，在下一次启动的时候会重新创建，

RunLoop在开发中的使用场景

1、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，处理事件）

当有一个耗时任务需要长期留在子线程里工作，这时需要将这个线程处理为一个常驻线程,所谓常驻线程只需在线程的mode中添加（source、timer、observer任意一个即可），那么这个线程中的runloop就可以跑起来，当你想runloop停掉的时候，直接调用类似- (void)removePort:(NSPort *)aPort forMode:(NSRunLoopMode)mode方法移除即可。

@interface ThreadViewController ()
@property (strong, nonatomic) NSThread *thread;
@end

@implementation ThreadViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    self.thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(play1) object:nil];
    [self.thread start];
}


-(void)play1{
    @autoreleasepool{
//    NSLog(@"runloop---start--");
//    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test1) userInfo:nil repeats:YES];
//    //在当前子线程的runloop中的mode中添加定时器（有了Timer，runloop就可以跑起来）
//    [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
//
    
    //timer 的scheduledTimerWithTimeInterval方法已经默认添加到了runloop中
    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test1) userInfo:nil repeats:YES];
    
    //启动runloop
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    NSLog(@"runloop---end--");
    }
}

-(void)test1{
    NSLog(@"test1****%@",[NSThread currentThread]);
    
}


-(void)play{
    @autoreleasepool{
    NSLog(@"runloop---start--");
    //在当前子线程的runloop中的mode中添加端口（其实就是加了source，有了source，runloop就可以跑起来）
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    //启动runloop
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    NSLog(@"runloop---end--");
    }
}

-(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    
    //在self.thread线程中调用test
    [self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}
-(void)test{
    NSLog(@"test---%@",[NSThread currentThread]);
}

- (void)didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
    // Dispose of any resources that can be recreated.
}
@end

2、可以让某些事件在特定模式下执行

网络下载的图片，如果显示在UIScrollView、UITableView上，当滑动屏幕的时候，UI有时会卡顿，解决这个问题可以用runloop

//假如后台下载图片已经完成，此刻仍在滑动屏幕，那么可以延迟显示，当你停止滑动屏幕的时候再显示，此刻只需将runloop模式改为NSDefaultRunLoopMode。
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self showImage];
}
#pragma mark-指定runloop执行
-(void)showImage{
    //只在NSDefaultRunLoopMode模式下显示
    [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"aa"] afterDelay:3 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];
}

3、可以添加Observer监听RunLoop的状态，比如监听点击事件的处理（在所有点击事件之前做一些事情）

最后，附上以上的demo,git：(https://github.com/hejiasu/RunLoop)