iOS RunLoop的使用及底层原理

”大师，近日我研读线程操作之法，发现了一个问题。我的子线程做完了任务之后就销毁了，后续再来任务，我需要重新开一个子线程，但为什么我手中的这部iPhone18点开一个APP却能一直运转呢？“

”哦，少侠是说这个问题啊，简单。为什么能一直运转呢？因为电池电量没用完。“

”......“

“哈哈哈，少侠如此好学，老夫就授予你RunLoop使用大法和RunLoop内功心法，融汇贯通这两种秘籍，iPhone18的运行机理会在你眼中变的越来越清晰。”

RunLoop使用大法

日常开发中主要使用在一下几个方面：

1. NSTimer相关使用
2. 子线程保活
3. Perform Selector的使用
4. 更深层次操作

1. NSTimer在主线程时，列表滑动时也可正常使用。

NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2 target:self selector:@selector(beginUpdateUI) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

创建NSTimer时，默认是运行在主线程的NSRunLoopDefaultMode中,当UIScrollView滚动时，会切换到UITrackingRunLoopMode，此时定时器会停止调用。
为了让定时器正确调用，可以手动将RunLoop加入到NSRunLoopCommonModes中，此时定时器可以正确调用。

2. 在子线程中使用NSTimer。

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
     NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2 target:self selector:@selector(beginUpdateUI) userInfo:nil repeats:YES];
     NSRunLoop *runloop = [NSRunLoop currentRunLoop];
     [runloop addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
     [runloop run];
 });

子线程中的RunLoop在第一次获取时创建，把timer加入到对应的Mode之后，子线程中的timer正常工作。注意：如果想要取消子线程中的timer，也要在对应的子线程中取消。

3. 子线程保活。AFNetworking2.x中有一个示范性的应用。

+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
@autoreleasepool {
    [[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];

    NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
    [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [runLoop run];
  }
}

+ (NSThread *)networkRequestThread {
static NSThread *_networkRequestThread = nil;
static dispatch_once_t oncePredicate;
dispatch_once(&oncePredicate, ^{
    _networkRequestThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:) object:nil];
    [_networkRequestThread start];
});

return _networkRequestThread;
}

主线程的RunLoop是默认开启的，子线程的RunLoop默认是不开启的，所以子线程执行完一个任务之后，就会被销毁。如果想让子线程一直存活，就需要创建RunLoop。NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];，如果只是这样，会发现子线程依然是做完任务就退出了。为什么出现这样的情况呢？因为RunLoop想要运行在一个mode下，需要mode中有Source、Timer、Observer，当这些都没有时RunLoop会退出。所以添加了[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];，相当于添加了一个Source,这样子线程的RunLoop就能一直运行了，后台线程保活成功。

4. Perform Selector的使用

- (void)viewDidLoad {
   [super viewDidLoad];    
   [self performSelector:@selector(onMainThread) withObject:nil afterDelay:3];
 
 dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
       [[NSThread currentThread] setName:@"gaga"];
       [self performSelector:@selector(onOtherThread) withObject:nil afterDelay:3];
   });

}

- (void)onMainThread {
   NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
   NSLog(@"%@", NSStringFromSelector(_cmd));
}

- (void)onOtherThread {
   NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
   NSLog(@"%@", NSStringFromSelector(_cmd));
}

在主线程和子线程中分别调用performSelector:withObject:afterDelay:，发现主线程的正常执行，但是子线程中调用的不能执行。

performSelector:withObject:afterDelay延时操作相当于创建一个Timer添加到当前线程的RunLoop中，因为主线程的RunLoop一直存在，所以可以正常执行。而子线程的RunLoop在第一次获取时才会创建，因为我们没有手动获取子线程的RunLoop，所以不能正常执行。

将子线程修改为如下即可正常执行

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        [[NSThread currentThread] setName:@"gaga"];
        [self performSelector:@selector(onOtherThread) withObject:nil afterDelay:3];
        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        [runLoop run];
    });

打印子线程的RunLoop可以看到Timer，证实了延时操作会加入Timer的想法。

- (void)onOtherThread {
    NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
    NSLog(@"%@", runLoop);
}

结果：
timers = {type = mutable-small, count = 0, values = ()},
    currently 589343081 (174839084728530) / soft deadline in: 1.84465692e+10 sec (@ -1) / hard deadline in: 1.84465692e+10 sec (@ -1)

“少侠，想一想如果不用延时，直接在主线程和子线程使用performSelector:withObject:，会正常调用吗？”

“额...”

"答案是会正常调用，因为直接使用performSelector:withObject:，相当于是个方法调用，不涉及Runloop。"

5. 其他操作

当然还有其他的应用，比如在子线程中执行performSelector这个方法时，如果不创建RunLoop会发现方法无法调用。这个留给少侠，自己摸索了。

还有一种应用在iOS性能优化（中级+）: 异步绘制有所体现，添加Observer,在RunLoop运行中的合适时机执行想要操作的代码。

“少侠可看好了，以上这些使用方法涵盖了RunLoop大部分的应用层使用。”

“大师，这们武功修炼起来，确实让人经络通畅，身心舒适。”

“但这些只是招式，少侠如果想要更好的了解iPhone的运行机理，还需修炼对应的内功心法方方能发挥出本门武功的最大威力。”

RunLoop内功心法

线程与runloop一一对应，其关系保存在一个全局的Dictionary里。线程刚创建时没有RunLoop，如果你不主动获取，那它就一直不会有。
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。RunLoop不能直接创建，只能获取。
提供了两个自动获取的函数：CFRunLoopGetMain()和CFRunLoopGetCurrent()，且只能在一个线程的内部获取其RunLoop（主线程除外）。以上这些关系，可以通过观察CF源码中，CFRunLoop.c 文件里，
_CFRunLoopGet0这个方法查看。

RunLoop

RunLoop主要涉及这几个类
CFRunLoopRef CFRunLoopModeRef CFRunLoopSourceRef CFRunLoopTimerRef CFRunLoopObserverRef，一个RunLoop包含多个Mode，每个Mode又包含多个Source/Timer/Observer。每次调用RunLoop的主函数时，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。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item都没有，RunLoop会直接退出，不进入循环。

附一张RunLoop运行图

RunLoop运行