深入理解RunLoop及在开发中的应用

一.RunLoop定义
RunLoop：运行循环，简单的说就是处理线程事件和管理线程的一种机制。当子线程的事件结束时，runloop将会自动休眠，app主线程中的runloop处于一直唤醒状态。当用户触发事件时，runloop通知线程执行事件内容。
二.线程与RunLoop的关系
1.每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象，没有线程，也就没有RunLoop存在的必要。
2.RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁；只能在一个线程的内部获取其 RunLoop（主线程除外）。
3.主线程的RunLoop系统默认启动，子线程的RunLoop需要主动开启；
有时候我们感觉自己在实际开发中很少用到RunLoop，其实在我们每次建立项目的时候，就已经使用上了RunLoop。
在程序的启动入口 main 函数中有这样一段熟悉的代码：
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
}

UIApplicationMain 函数内部就启动了一个与主线程相关联的 RunLoop。
当我们点击运行，系统运行 UIApplicationMain 函数，系统进入了：主线程 main 的运行循环。RunLoop 使得主线程一直处在运行循环中。
我们可以这样测试下UIApplicationMain的作用，用下面代码代替：
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
NSLog(@“启动”);
return 0;
}
}

结果: 程序打印出“启动”后，就直接关闭了，控件与其他程序有关的都没有执行，界面空白，这说明了在 UIApplicationMain 函数中，开启了一个和主线程相关的 RunLoop，让 UIApplicationMain 不会返回，一直在运行中，也就保证了程序的持续运行。这就是为什么App程序启动之后能够持续运行在前台的原因。
三. RunLoop 对象和相关类
iOS中有2套API来访问和使用RunLoop:
Foundation：NSRunLoop
[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：CFRunLoopRef
CFRunLoopGetCurrent(); // 获得当前线程的RunLoop对象
CFRunLoopGetMain(); // 获得主线程的RunLoop对象

文档中的相关类:
CFRunLoopRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopObserverRef`

他们的关系如下图：

关系图

一个RunLoop包含若干个Mode，而每个Mode又包含若干个Source/Timer/Observer。
RunLoop每次只能指定一种Mode。而且如果需要切换 Mode，只能退出当前 Loop。这样做主要是为了分隔开不同组的 Source/Timer/Observer，让其互不影响。
如果一个 mode 中一个 “Source/Timer/Observer” 都没有，则 RunLoop 会直接退出，不进入循环。

CFRunLoopSourceRef 输入源
是事件产生的地方，函数调用栈上Source有两个版本：Source0 和 Source1。

Source0：非基于端口port，例如触摸，滚动，selector选择器等用户触发的事件；（只包含了一个回调函数，它并不能主动触发事件）
Source1：基于端口port，一些系统事件; （包含了一个 mach_port 和一个回调函数，被用于通过内核和其他线程相互发送消息。能主动唤醒 RunLoop 的线程）

CFRunLoopTimerRef 定时源
基于时间的触发器，与NSTimer可混用。
包含了一个时间长度和一个回调函数。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。
创建定时器源有两种方法，
方法一：
NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:4.0
target:self
selector:@selector(backgroundThreadFire:) userInfo:nil
repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timerforMode:NSDefaultRunLoopMode];

方法二：
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:10 target:self selector:@selector(backgroundThreadFire:)
userInfo:nil
repeats:YES];

CFRunLoopModeRef mode类型
事实上CFRunLoopModeRef 类并没有对外暴露，而如果在Xcode中查看CFRunLoopRef，可以看到CFRunLoopModeRef 类，通过 CFRunLoopRef 的接口进行了封装。
CFRunLoopModeRef有5种形式:
kCFRunLoopDefaultMode 默认模式，通常主线程在这个模式下运行;
UITrackingRunLoopMode 界面跟踪Mode，用于追踪Scrollview触摸滑动时的状态；
kCFRunLoopCommonModes 占位符，带有Common标记的字符串，比较特殊的一个mode；
UIInitializationRunLoopMode 刚启动App时进入的第一个Mode，启动后不在使用；
GSEventReceiveRunLoop 内部Mode，接收系事件。

从关系图，我们可以知道 RunLoop 一次只能指定一种 Mode，且能够让不同组的 Source/Timer/Observer 互不影响.
CFRunLoopObserverRef 观察者
RunLoop的观察者，能够监听RunLoop的状态改变。
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，可以观察到不同时刻的状态有以下几个：
/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), // 即将进入Loop
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
};

四、在实际开发中的应用
(1). 控制线程生命周期（线程保活）
在项目中，有时我们需要创建子线程，因为如果把所有的事情都放在主线程中去做，就会阻塞住主线程。导致APP 看起来很卡。这个时候就可以开启一个子线程，把耗时的操作放到子线程中。子线程做完事情以后，就会销毁。有时我们不希望子线程大量的创建和销毁，就可以使用 RunLoop 控制子线程的生命周期。
-(void)tapBtn{
NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(todo) object:nil];
[thread start];
}
-(void)todo{
NSLog(@“执行此方法”);
NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
}

每一次点击按钮的时候，线程执行完方法，直接释放掉了，下一次直接创建了一个新的线程

使用 RunLoop 控制子线程保活

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

@implementation MyPurseViewController

• (void)viewDidLoad {
  [super viewDidLoad];

  UIButton *btn = [[UIButton alloc]initWithFrame: CGRectMake(50, 150, 200, 80)];
  btn.backgroundColor = [UIColor redColor];
  [btn addTarget:self action:@selector(tapBtn) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
  [btn setTitle:@“点击测试线程” forState:UIControlStateNormal];
  [self.view addSubview:btn];

  _thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(todo) object:nil];
  [_thread start];
  // Do any additional setup after loading the view.
  }
  -(void)tapBtn{
  NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
  }
  -(void)todo{
  [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
  }

(2). 解决NSTimer在UIScrollView滑动时停止工作的问题
默认情况下，在滚动 tableView、UIScrollView 的时候,NSTimer会停止工作,这是因为在滚动时，RunLoop 会进入另一个Mode 模式UITrackingRunLoopMode 下，在该模式下，定时器就会停止，当不在滚动 UITextView ， 定时器会重新开始。 RunLoop 同一时间，只能运行一种模式。
例如：UIScrollView+ NSTimer演示滚动时，定时器停止工作

• (void)viewDidLoad {
  [super viewDidLoad];
  UIScrollView *scrollView = [[UIScrollView alloc]initWithFrame:CGRectMake(0, 0, kScreenWidth, kScreenHeight)];
  [self.view addSubview:scrollView];
  scrollView.backgroundColor = [UIColor redColor];
  scrollView.contentSize = CGSizeMake(0, 3000);

  static int count = 0;
  [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
  NSLog(@“该方法第%d次”,++count);
  }];
  }

从后台打印日志看出，当我们在手机屏幕上滑动时，定时器不工作，日志不打印，放开手后，定时器重新工作，开始打印。（应用最常见的应该为轮播图自动播放时）
边滚动，定时器边工作，我们就可以用NSRunLoop的默认模式:
static int count = 0;
NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
NSLog(@“该方法第%d次”,++count);
}];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

(3). 监控应用卡顿
有时我们在滑动列表时，感觉很卡，特别是列表上有很多图片要显示时，如何解决卡顿呢,因为我们现在加载图片用的SDWebImage，源码中已经处理了该问题，所以有时我们滑动列表时很顺畅。
(4). 性能优化
一个RunLoop对应一个线程
建议每一次启动RunLoop的时候，包装一个自动释放池，临时创建了很多对象，等着我们释放，在很多优秀的开源库中，都有这个说明

• (void)viewDidLoad {
  [super viewDidLoad];
  _thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self
  selector:@selector(todo)
  object:nil];
  [_thread start];
  }

• (void) todo{
  // 该方法默认不加入RunLoop中，使用schedule可以
  @autoreleasepool {
  NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:0.3
  target:self
  selector:@selector(test2)
  userInfo:nil
  repeats:YES];
  [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
  }
  }

作者：honey缘木鱼
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来源：简书
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