RunLoop总结

1.RunLoop简介

RunLoop实际上是一个对象，这个对象在循环中用来处理程序运行过程中出现的各种事件（比如说触摸事件、UI刷新事件、定时器事件、Selector事件），从而保持程序的持续运行；而且在没有事件处理的时候，会进入睡眠模式，从而节省CPU资源，提高程序性能。

RunLoop和线程

RunLoop和线程是息息相关的，我们知道线程的作用是用来执行特定的一个或多个任务，但是在默认情况下，线程执行完之后就会退出，就不能再执行任务了。这时我们就需要采用一种方式来让线程能够处理任务，并不退出。所以，我们就有了RunLoop。
一条线程对应一个RunLoop对象，每条线程都有唯一一个与之对应的RunLoop对象。
我们只能在当前线程中操作当前线程的RunLoop，而不能去操作其他线程的RunLoop。
RunLoop对象在第一次获取RunLoop时创建，销毁则是在线程结束的时候。
主线程的RunLoop对象系统自动帮助我们创建好了，而子线程的RunLoop对象需要我们主动创建。

我们在启动一个iOS程序的时候，系统会调用创建项目时自动生成的main.m的文件。

RunLoop相关类
OSX/iOS 系统中，提供了两个这样的对象：NSRunLoop 和 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。
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。

下面我们来了解一下Core Foundation框架下关于RunLoop的5个类，只有弄懂这几个类的含义，我们才能深入了解RunLoop运行机制。
CFRunLoopRef：代表RunLoop的对象
CFRunLoopModeRef：RunLoop的运行模式
CFRunLoopSourceRef：就是RunLoop模型图中提到的输入源/事件源
CFRunLoopTimerRef：就是RunLoop模型图中提到的定时源
CFRunLoopObserverRef：观察者，能够监听RunLoop的状态改变

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）、定时源（CFRunLoopTimerRef）、观察者（CFRunLoopObserverRef）。
每次RunLoop启动时，只能指定其中一个运行模式（CFRunLoopModeRef），这个运行模式（CFRunLoopModeRef）被称作CurrentMode。
如果需要切换运行模式（CFRunLoopModeRef），只能退出Loop，再重新指定一个运行模式（CFRunLoopModeRef）进入。
这样做主要是为了分隔开不同组的输入源（CFRunLoopSourceRef）、定时源（CFRunLoopTimerRef）、观察者（CFRunLoopObserverRef），让其互不影响。

2.1 CFRunLoopRef

CFRunLoopRef就是Core Foundation框架下RunLoop对象类。我们可通过以下方式来获取RunLoop对象：

**** Core Foundation
CFRunLoopGetCurrent(); // 获得当前线程的RunLoop对象
CFRunLoopGetMain(); // 获得主线程的RunLoop对象

当然，在Foundation框架下获取RunLoop对象类的方法如下：
**** Foundation
[NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的RunLoop对象
[NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的RunLoop对象

2.2 CFRunLoopModeRef

系统默认定义了多种运行模式（CFRunLoopModeRef），如下：

** kCFRunLoopDefaultMode：App的默认运行模式，通常主线程是在这个运行模式下运行
** UITrackingRunLoopMode：跟踪用户交互事件（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，启动完成后就不再使用
GSEventReceiveRunLoopMode：接受系统内部事件，通常用不到
** kCFRunLoopCommonModes：伪模式，不是一种真正的运行模式（后边会用到）

其中kCFRunLoopDefaultMode、UITrackingRunLoopMode、kCFRunLoopCommonModes是我们开发中需要用到的模式，具体使用方法我们在 2.3 CFRunLoopTimerRef 中结合CFRunLoopTimerRef来演示说明。

2.3 CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopTimerRef是定时源（RunLoop模型图中提到过），理解为基于时间的触发器，基本上就是NSTimer（哈哈，这个理解就简单了吧）。

2.4 CFRunLoopSourceRef

CFRunLoopSourceRef是事件源（RunLoop模型图中提到过），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
这两种分类方式其实没有区别，只不过第一种是通过官方理论来分类，第二种是在实际应用中通过调用函数来分类。

2.5 CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopObserverRef是观察者，用来监听RunLoop的状态改变

CFRunLoopObserverRef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Loop：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Loop中退出：128
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU // 监听全部状态改变
};

RunLoop原理

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：
1.通知观察者RunLoop已经启动
2.通知观察者即将要开始的定时器
3.通知观察者任何即将启动的非基于端口的源
4.启动任何准备好的非基于端口的源
5.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
6.通知观察者线程进入休眠状态
7.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
8.通知观察者线程将被唤醒
9.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
10.通知观察者RunLoop结束。

RunLoop实战应用

4.1 NSTimer的使用

  /*
     UITrackingRunLoopMode:  textView滑动时不工作,停止滑动开始工作
     UITrackingRunLoopMode:  textView滑动时工作,停止滑动不工作
     NSRunLoopCommonModes:   textView滑动不滑动,都正常工作
     */
 // 定义一个定时器，约定两秒之后调用self的run方法
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
    
    // 将定时器添加到当前RunLoop的NSDefaultRunLoopMode下,一旦RunLoop进入其他模式，定时器timer就不工作了
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    
    //    // 将定时器添加到当前RunLoop的UITrackingRunLoopMode下，只在拖动情况下工作
    //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];
    //
    //    // 将定时器添加到当前RunLoop的NSRunLoopCommonModes下，定时器就会跑在被标记为Common Modes的模式下
    //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
    
    // 调用了scheduledTimer返回的定时器，已经自动被加入到了RunLoop的NSDefaultRunLoopMode模式下。
    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

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

通过上面实际运行,我们发现如果我们不对模拟器进行任何操作的话，定时器会稳定的每隔2秒调用run方法打印。
但是当我们拖动Text View滚动时，我们发现：run方法不打印了，也就是说NSTimer不工作了。而当我们松开鼠标的时候，NSTimer就又开始正常工作了。

 这是因为：
 当我们不做任何操作的时候，RunLoop处于NSDefaultRunLoopMode下。
 而当我们拖动Text View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。
 但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。
 
 你可以试着将上述代码中的[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];语句换为[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];，也就是将定时器添加到当前RunLoop的UITrackingRunLoopMode下，你就会发现定时器只会在拖动Text View的模式下工作，而不做操作的时候定时器就不工作。
 
 那难道我们就不能在这两种模式下让NSTimer都能正常工作吗？
 当然可以，这就用到了我们之前说过的伪模式（kCFRunLoopCommonModes），这其实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Common Modes标记的模式下运行。

4.2 ImageView推迟显示
问题: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。
解决方法:我们应该推迟图片的显示，也就是ImageView推迟显示图片。有两种方法：
1. 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。
2. 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。

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    // 用来展示UIImageView的延迟显示
//       [self showDemo3];
    
    
    // 利用performSelector，在self.thread的线程中调用run2方法执行任务
    [self performSelector:@selector(run2) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}


- (void) run2
{
    NSLog(@"----run2------");
}

/**
 * 第三个例子：用来展示UIImageView的延迟显示
 */
- (void)showDemo3
{
    [self.imgView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"pic"] afterDelay:4.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];
}

4.3 后台常驻线程（很常用）
问题: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。
解决方法: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。

/**
 * 第四个例子：用来展示常驻内存的方式
 */
- (void)showDemo4
{
    // 创建线程，并调用run1方法执行任务
    self.thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run1) object:nil];
    [self.thread start];
}

- (void) run1
{
    // 这里写任务
    NSLog(@"----run1-----%@",[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 currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    
    // 测试是否开启了RunLoop，如果开启RunLoop，则来不了这里，因为RunLoop开启了循环。
    NSLog(@"-------------");
    
    
    /*
     运行之后发现打印了—-run1—–，而未开启RunLoop则未打印。
     这时，我们就开启了一条常驻线程，下边我们来试着添加其他任务，除了之前创建的时候调用了run1方法，我们另外在点击的时候调用run2方法。
     那么，我们在touchesBegan中调用PerformSelector，从而实现在点击屏幕的时候调用run2方法。
     
     经过运行测试，除了之前打印的—-run1—–，每当我们点击屏幕，都能调用—-run2——。
     这样我们就实现了常驻线程的需求。
     */
}

RunLoop总结

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