iOS开发 底层抛析运行循环—— RunLoop

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一.RunLoop基本概念

概念:程序的运行循环,通俗的来说就是跑圈.

1. 基本作用（作用重大）
(1) 保持程序的持续运行(ios程序为什么能一直活着不会死)
(2) 处理app中的各种事件（比如触摸事件、定时器事件【NSTimer】、selector事件【选择器·performSelector···】）
(3)节省CPU资源，提高程序性能，有事情就做事情，没事情就休息

2. 重要说明
（1）如果没有Runloop,那么程序一启动就会退出，什么事情都做不了。
（2）如果有了Runloop，那么相当于在内部有一个死循环，能够保证程序的持续运行

3.main函数中的Runloop
(1) 在UIApplication函数内部就启动了一个Runloop,该函数返回一个int类型的值
(2) 这个默认启动的Runloop是跟主线程相关联的

4.Runloop对象
（1）在iOS开发中有两套api来访问Runloop
第一种:foundation框架【NSRunloop】
第二种:core foundation框架【CFRunloopRef】
（2）NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop对象,它们是等价的，可以互相转换
（3）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）

5.Runloop与线程
(1) Runloop和线程的关系：一个Runloop对应着一条唯一的线程
问题：如何让子线程不死
回答：给这条子线程开启一个Runloop
(2) Runloop的创建：主线程Runloop已经创建好了，子线程的runloop需要手动创建
(3) Runloop的生命周期：在第一次获取时创建，在线程结束时销毁
(4) 拿到当前应用程序的主Runloop（主线程对应的Runloop）

方法一: NSRunloop

    NSRunLoop * runloop1 = [NSRunLoop mainRunLoop];

方法二: CFRunLoopRef

 CFRunLoopRef runloop2 =   CFRunLoopGetMain();

(5) 注意点：开一个子线程创建runloop,不是通过alloc init方法创建，而是直接通过调用currentRunLoop方法来创建，它本身是一个懒加载的。

二.Runloop运行原理

1.苹果官方的运行原理图

2.Runloop和相关类之间的关系图

RunLoop五个相关的类

• CFRunloopRef
• CFRunloopModeRef【Runloop的运行模式】
• CFRunloopSourceRef【Runloop要处理的事件源】
• CFRunloopTimerRef【Timer事件】

• CFRunloopObserverRef【Runloop的观察者（监听者）】

  以下是五个相关类的抛析:

• CFRunloopRef
  (1) CFRunloopModeRef代表着Runloop的运行模式
  (2) 一个Runloop中可以有多个mode,一个mode里面又可以有多个source\observer\timer等等
  (3) 每次runloop启动的时候，只能指定一个mode,这个mode被称为该Runloop的当前mode
  (4) 如果需要切换mode,只能先退出当前Runloop,再重新指定一个mode进入
  (5) 这样做主要是为了分割不同组的定时器等，让他们相互之间不受影响
  (6) 系统默认注册了5个mode
  第一种模式: kCFRunLoopDefaultMode：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
  第二种模式: 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
  第三种模式: 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
  第四种模式: GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode，通常用不到
  第五种模式: kCFRunLoopCommonModes: 这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode

• CFRunloopTimerRef
  (1) runloop一启动就会选中一种模式，当选中了一种模式之后其它的模式就不会参与。一个mode里面可以添加多个NSTimer,也就是说以后当创建NSTimer的时候，可以指定它是在什么模式下运行的。
  (2) 它是基于时间的触发器，说直白点那就是时间到了我就触发一个事件，触发一个操作。基本上说的就是NSTimer .
  (3) 相关代码 / - (void)timer2 { //NSTimer 调用了scheduledTimer方法，那么会自动添加到当前的runloop里面去，而且runloop的运行模式kCFRunLoopDefaultMode

NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

• CFRunloopSourceRef
  (1)是事件源也就是输入源，有两种分类模式；
  一种是按照苹果官方文档进行划分的
  另一种是基于函数的调用栈来进行划分的（source0和source1）。
  (2)具体的分类情况

  *以前的分法
  Port-Based Sources
  Custom Input Sources
  Cocoa Perform Selector Sources

  *现在的分法
  Source0：非基于Port的
  Source1：基于Port的

  (3) 可以通过打断点的方式查看一个方法的函数调用栈

• CFRunLoopObserverRef
  (1) CFRunLoopObserverRef是观察者，能够监听RunLoop的状态改变
  (2) 如何监听

  //创建一个runloop监听者 CFRunLoopObserverRef observer =
  CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(),kCFRunLoopAllActivities,
  YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
  NSLog(@”监听runloop状态改变—%zd”,activity); }); //为runloop添加一个监听者 CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer,
  kCFRunLoopDefaultMode); CFRelease(observer);

（3）监听的状态

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), //即将进入Runloop
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), //即将处理NSTimer
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), //即将处理Sources
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
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU //所有状态改变 };

三.RunLoop运行逻辑

以下是网友整理的运行逻辑图:

通过上图我们可以做以下运行逻辑的总结:

1. 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.

2. observer是监听runloop状态的.

3. timer / source/
   CFRunLoopRef创建一个timer必须添加到runloop 才会执行,添加的时候要指定模式 defaurce模式 ,不对程序做任何操作 timer就会后台运行 ,当我进行操作的时候runloop模式就会从默认模式切换到其他模式,假如说我操作scrollerView 它就会从default模式切换到tracking模式
   而roonloop 同一时刻只能执行一种模式.
   当在创建timer时指定 Comment 仅仅是个标记,默认和追踪,那么timer就会随着触发的模式不同进行 默认和追踪模式的选择

4. Source :source一般是不会去操作的,第一种是基于自定义的,第二种是基于端口的,第三种是基于Performselect的
   通过函数调用栈来对source分类:分为source0 source1 :

   • source0是非基于端口的,是用户自己手动触发的操作,比如触摸滑动等操作.

   • Source1是系统内部的一些端口触发的事件

   • 子线程的runloop需要手动创建,需要手动开启

5.自动释放池,什么时候创建和释放 ?
(1)第一次创建:是在runloop进入的时候创建 对应的状态 = KCFRunLoopEntry
(2)最后一个退出,是在runloop退出的时候 对应的状态 = KCFRunLoopExit
(3)其他的创建和释放
每次睡觉的时候会释放前自动释放池,再创建一个新的
即将进入睡眠的时候,先释放上一次创建的自动释放池,然后再创建一个新的释放池