iOS多线程-RunLoop
文章目录
###1.RunLoop简介
- 从字面意思讲跑圈，运行循环。
RunLoop就是一个对象，这个对象管理了其需要处理的事件和消息，并提供了一个入口函数来执行上面 Event Loop 的逻辑。线程执行了这个函数后，就会一直处于这个函数内部 “接受消息->等待->处理” 的循环中，直到这个循环结束，函数返回。
- 基本作用
- 保持程序的持续运行;
- 处理App中的各种事件（比如触摸事件、定时器事件、Selector事件）;
- 节省CPU资源，提高程序性能：有事处理的时候做事，没有事件处理的时候，会进入睡眠模式。
- 没有RunLoop时模拟如下：
没有RunLoop的情况下，第3行后程序就结束了。 - 有RunLoop时模拟如下：
有RunLoop的情况下，由于main函数里面启动了个RunLoop，所以程序并不会马上退出，保持持续运行状态。 main函数中的Runloop：
- 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； - 这个默认启动的
Runloop是跟主线程相关联的。
- iOS中有2套API来访问和使用RunLoop：
CoreFoundation里面的CFRunLoopRef
CFRunLoopRef是在CoreFoundation框架内的，它提供了纯 C 函数的 API，所有这些 API 都是线程安全的。CFRunLoopRef是开源的，其源码链接如下：
CFRunLoopRef开源代码下载Foundation里面的NSRunLoop
NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的封装，提供了面向对象的 API，但是这些 API 不是线程安全的。
RunLoop苹果官方文档NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop对象
###2.Runloop与线程
- 一般来讲，一个线程一次只能执行一个任务，执行完成后线程就会退出。如果我们需要一个机制，让线程能随时处理事件但并不退出，这时就用到
RunLoop。 - Runloop和线程的关系
- 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(懒加载)，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）。
###3.RunLoop实现原理
下图是苹果官方文档给出的Runloop运行原理图:
从上图中可以看出，RunLoop就是线程中的一个循环，RunLoop在循环中会不断检测，通过Input sources（输入源）和Timer sources（定时源）两种源等待接受事件；然后对接受到的事件通知线程进行处理，并在没有事件的时候进行休息。
###4.RunLoop 对外的接口
在CoreFoundation里面关于RunLoop有5个类:
CFRunLoopRefRunLoop的对象
CFRunLoopModeRefRunLoop的运行模式
CFRunLoopSourceRef输入源/事件源
CFRunLoopTimerRefTimer事件
CFRunLoopObserverRef监听者，监听RunLoop的状态改变
Runloop和相关类之间的关系图：
- 一个
RunLoop对象（CFRunLoopRef）中包含若干个运行模式（CFRunLoopModeRef）。而每一个运行模式下又包含若干个输入源（CFRunLoopSourceRef）、Timer事件（CFRunLoopTimerRef）、观察者（CFRunLoopObserverRef）。 - 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RunLoop，再重新指定一个Mode进入。这样做主要是为了分隔开不同组的Source/Timer/Observer，让其互不影响。
####4.1.CFRunLoopRef/NSRunLoop（RunLoop对象） CFRunLoopRef就是CoreFoundation框架下RunLoop对象类，不能直接创建，只能获取：
CFRunLoopGetMain();// 获得主线程的RunLoop对象
CFRunLoopGetCurrent();// 获得当前线程的RunLoop对象- 在
Foundation框架下获取RunLoop对象类的方法如下：
[NSRunLoop mainRunLoop];// 获得主线程的RunLoop对象
[NSRunLoop currentRunLoop];// 获得当前线程的RunLoop对象
####4.2.CFRunLoopModeRef（运行模式） CFRunloopModeRef代表着Runloop的运行模式，一个Runloop中可以有多个Mode,一个Mode里面又可以有多个source\observer\timer，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，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，分割不同组的定时器等，让他们相互之间不受影响。- 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。UITrackingRunLoopMode：跟踪用户交互事件Mode（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，启动完成后就不再使用。GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode，通常用不到。kCFRunLoopCommonModes: 这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode。
####4.3.CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopSourceRef是事件源，CFRunLoopSourceRef有两种分类方法：
- 第一种按照官方文档来分类（就像RunLoop模型图中那样）：
Port-Based Sources（基于端口）
Custom Input Sources（自定义）
Cocoa Perform Selector Sources - 第二种按照函数调用栈来分类：
Source0 ：非基于Port
Source1：基于Port，通过内核和其他线程通信，接收、分发系统事件 - 可以通过打断点的方式查看一个方法的函数调用栈,如下图所示，打断点拦截点击按钮事件
结果分析：程序启动，调用17行的main函数，main函数调用16行UIApplicationMain函数，然后一直往上调用函数，最终调用到0行的btnClick函数，即点击函数。同时我们可以看到11,12行中有Sources0，也就是说我们点击事件是属于Sources0函数的，点击事件就是在Sources0中处理的。而至于Sources1，则是用来接收、分发系统事件，然后再分发到Sources0中处理的。
####4.4.CFRunLoopTimerRef CFRunLoopTimerRef是定时源，理解为基于时间的触发器，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。下面结合CFRunLoopModeRef举例说明：
添加一个UITextView，在viewDidLoad方法中创建定时器并每两面调用一次block中的方法：
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
__block NSInteger num = 0;
//创建定时器 ，没两秒调用一下block里面的方法
NSTimer * timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 repeats:YES block:^(NSTimer * `_Nonnull` timer) {
num ++;
NSLog(@"%zd次",num);
}];
//将定时器添加到当前RunLoop的NSDefaultRunLoopMode下
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
}
- 结果可见：我们行任何操作的话，定时器会稳定的每隔2秒调用block中的打印方法；但当我们滚动
UITextView时，打印就会中断（暂停）；停止操作后又会继续打印。 - 结果分析：当我们不做任何操作的时候，
RunLoop处于NSDefaultRunLoopMode下；当我们拖动UITextView的时候，RunLoop就结束NSDefaultRunLoopMode，切换到了UITrackingRunLoopMode模式下，这个模式下没有添加NSTimer，所以我们的NSTimer就不工作了；当我们松开鼠标的时候，RunLoop就结束UITrackingRunLoopMode模式，又切换回NSDefaultRunLoopMode模式，所以NSTimer就又开始正常工作了。 - 将
RunLoop的模式改为UITrackingRunLoopMode模式，会发现只有在滚动UITextView时，定时器的block中的打印方法才会调用。 - 要想在两种模式下定时器都能正常工作，就需要用到伪模式（
kCFRunLoopCommonModes,NSFoundation框架下为NSRunLoopCommonModes）
伪模式不是一种真实的模式，而是一种标记模式，意思就是可以在打上CommonModes标记的模式下运行，如下修改即可：
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
NSTimer中的scheduledTimerWithTimeInterval方法和RunLoop的关系如下：
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];
//等等同于下面两行代码
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
####4.5.CFRunLoopObserverRef
CFRunLoopObserverRef是观察者，用来监听RunLoop的状态改变、可以监听的状态改变有以下几种：
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), // 即将进入RunLoop：1
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), // 即将处理Timer：2
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即将处理Source：4
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 即将进入休眠：32
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), // 即将从休眠中唤醒：64
kCFRunLoopExit = (1UL << 7), // 即将从RunLoop中退出：128
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU // 监听全部状态改变
};
监听示例如下：
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
//创建监听者
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
NSLog(@"监听到RunLoop状态发生改变---%zd",activity);
});
//添加观察者到当前RunLoop中
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
//最后添加完需要释放掉
CFRelease(observer);
}
打印结果如下：
结果可见：RunLoop的状态在不断的改变，最终变成了状态 32，也就是即将进入睡眠状态，说明RunLoop最后就会进入睡眠状态。
###5.Runloop运行逻辑
- 根据苹果在文档里的说明，
RunLoop运行逻辑大致如下:
- 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：
(1)某一事件到达基于端口的源
(2)定时器启动
(3)RunLoop设置的时间已经超时
(4)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
(1)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
(2)如果输入源启动，传递相应的消息
(3)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
###6.RunLoop应用
- NSTimer的使用，上面已经讲过。
- ImageView推迟显示。
当界面中含有UITableView，而且每个UITableViewCell里边都有图片。这时候当我们滚动UITableView的时候，如果有一堆的图片需要显示，那么可能会出现卡顿的现象。
怎么解决这个问题呢？
- 监听
UIScrollView的滚动
因为UITableView继承自UIScrollView，所以我们可以通过监听UIScrollView的滚动，实现UIScrollView相关delegate即可。 - 利用
PerformSelector设置当前线程的RunLoop的运行模式
利用performSelector方法为UIImageView调用setImage：方法，并利用inModes将其设置为RunLoop下NSDefaultRunLoopMode运行模式。代码如下：
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
__block NSInteger num = 0;
// 创建定时器 ，没两秒调用一下block里面的方法
NSTimer * timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
num ++;
NSLog(@"%zd秒",num);
}];
//将定时器添加到当前RunLoop的NSDefaultRunLoopMode下
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
//延迟6秒设置图片
[self.imageV performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"we"] afterDelay:6.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];
}
结果如下：
结果可见：当滚动UITextView时，6秒后图片并没有显示，当停止滚动时图片才显示。
- 常驻后台线程（很常用）
我们在开发应用程序的过程中，如果后台操作特别频繁，经常会在子线程做一些耗时操作（下载文件、后台播放音乐等），我们最好能让这条线程永远常驻内存。
做法：添加一条用于常驻内存的强引用的子线程，在该线程的RunLoop下添加一个Sources，开启RunLoop。
示例：
#import "ViewController.h"
@interface ViewController ()
@property(nonatomic ,strong) NSThread * thread;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
//初始化线程
self.thread = [[NSThread alloc]initWithBlock:^{
NSLog(@"runThread:%@",[NSThread currentThread]);
// 添加下边两句代码，就可以开启RunLoop，之后self.thread就变成了常驻线程，可随时添加任务，并交于RunLoop处理
NSRunLoop * currentRL = [NSRunLoop currentRunLoop];
[currentRL addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[currentRL run];
// 如果开启RunLoop，则来不了这里，因为RunLoop开启了循环。
NSLog(@"NOopenRunLoop");
}];
//开启线程
[self.thread start];
}
- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
// 利用performSelector，在self.thread的线程中调用run2方法执行任务
[self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:YES modes:@[NSDefaultRunLoopMode]];
}
- (void)test{
NSLog(@"testThread:%@",[NSThread currentThread]);
}
结果可见：除了之前打印的runThread外，每当我们点击屏幕，都打印testThread，但是没有打印NOopenRunLoop说明开启了RunLoop循环。
参考文档：
深入理解RunLoop
RunLoop苹果官方文档
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