Runloop

1 Rumloop 在三方库的使用

1.1 AFN2.x

+ (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;
}

+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
    @autoreleasepool {
        [[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];
        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        /// 如果没有和人事件源添加到Run Loop上，Run Loop就会立刻exit，这也是为什么需要绑定一个Port的原因
        [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [runLoop run];
    }
}

首先我们要明确一个概念，线程一般都是一次执行完毕任务，就销毁了。
而在线程中添加了runloop，并运行起来，实际上是添加了一个do，while循环，这样这个线程的程序就一直卡在do，while循环上，这样相当于线程的任务一直没有执行完，所有线程一直不会销毁。

所有，一旦我们添加了一个runloop，并run了，我们如果要销毁这个线程，必须停止runloop，至于停止的方式，我们接着往下看。

这里创建了一个线程，取名为AFNetworking，因为添加了一个runloop，所以这个线程不会被销毁，直到runloop停止。

[runloop addPort: [NSMachPort port] forMode: NSDefaultRunLoopMode];

这行代码的目的是添加一个端口监听这个端口的事件，这也是我们后面会讲到的一种线程见的通信方式-基于端口的通信。

[runloop run];

runloop开始跑起来，但是要注意，这种runloop，只有一种方式能停止。

[NSRunloop currentRunloop] removePort: <#(nonnull NSPort)#> forMode: <#(nonull NSRunLoopMode)#>

只有从runloop中移除我们之前添加的端口，这样的runloop没有任何事件，所有直接退出。
再次回到AFN2.x的这行源码上，因为他用的是run，而且并没有记录下自己添加的NSMachPort,所有显然，它没有打算退出这个runloop，这是一个常驻线程。

NSURLConnection的delegate方法需要在connection发起的线程runloop中调用，于是AFNetWorking单独起一个global thread，内置一个runloop，所有的connection都由这个runloop发起，回调也是它接收，不占用主线程，也不耗CPU资源。

1.2 AFN3.x

需要开启的时候：

CFRunLoopRun();

终止的时候：

CFRunloopStop(CFRunLoopGetCurrent());

由于NSUrlSession参考了AFN2.x的优点，自己维护了一个线程池，做Request线程的调度与管理，所有在AFN3.x中，没有了常驻线程，都是用的run，结束的时候stop。

1.3 RAC

再看RAC中runloop：

do {
    [NSRunloop.mainRunloop runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate: [NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow: 0.1]];
} while(!done);

大致讲下这段代码实现的内容，自己用一个Bool值done去控制runloop的运行，每次只运行这个模式的runloop，0.1秒。0.1秒后开启runloop的下次运行。

2 Runloop 定义

Runloop，顾名思义就是跑圈，他的本质就是一个do，while循环，当有事做时就做事，没事做时就休眠。

每个线程都由一个Run Loop，主线程的Run Loop会在App运行的时自动运行，子线程需要手动获取运行，第一次获取时，才会去创建。

每个Run Loop都会以一个模式mode来运行，可以使用NSRunLoop的方法运行在某个特定的mode。

- (BOOL)runMode:(NSString *)mode beforeDate:(NSDate *)limitDate;

Run Loop的处理两大类事件源：Timer Source和Input Source(包括performSelector *方法簇、Port或者自定义的Input Source），每个事件源都会绑定在Run Loop的某个特定模式mode上，而且只有RunLoop在这个模式下运行的时候，才会触发Timer和Input Source。

最后，如果没有和人事件源添加到Run Loop上，Run Loop就会立刻exit，这也是一开始AFN例子，为什么需要绑定一个Port的原因。

2.1 RunLoop构成

一个 RunLoop 包含若干个 Mode，每个 Mode 又包含若干个 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。

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RunLoop Mode

OS下Run Loop的主要运行模式mode有：

NSDefaultRunLoopMode：默认的运行模式，除了NSConnection对象的事件。
NSRunLoopCommonModes：是一组常用的模式集合，将一个input source关联到这个模式集合上，等于将input source关联到这个模式集合中的所有模式上。在iOS系统中NSRunLoopCommonMode包含NSDefaultRunLoopMode、NSTaskDeathCheckMode、UITrackingRunLoopMode。

当然，默认情况下NSRunLoopCommonModes包含了NSDefaultRunLoopMode和UITrackingRunLoopMode。

注意：让Run Loop运行在NSRunLoopCommonModes下是没有意义的，因为一个时刻Run Loop只能运行在一个特定模式下，而不可能是个模式集合。

UITrackingRunLoopMode：用于跟踪触摸事件触发的模式(例如UIScrollView上下滚动），主线程当触摸事件触发会设置为这个模式，可以用来在控件事件触发过程中设置Timer。
GSEventReceiveRunLoopMode：用于接受系统事件，属于内部的Run Loop模式。
自定义Mode：可以设置自定义的运行模式Mode，你也可以用CFRunLoopAddCommonMode添加到NSRUnLoopCommonModes中。

总结

Run Loop 运行时只能以一种固定的模式运行，如果我们需要它切换模式，只有停掉它，再重新开其它
运行时它只会监控这个模式下添加的Timer Source和Input Source，如果这个模式下没有相应的事件源，RunLoop的运行也会立刻返回的。注意Run Loop不能在运行在NSRunLoopCommonModes模式，因为NSRunLoopCommonModes其实是个模式集合，而不是一个具体的模式，我可以添加事件源的时候使用NSRunLoopCommonModes，只要Run Loop运行在NSRunLoopCommonModes中任何一个模式，这个事件源都可以被触发。

CFRunLoopSourceRef

是事件产生的地方。Source有两个版本：Source0 和 Source1。

Source1 :基于mach_Port的,来自系统内核或者其他进程或线程的事件，可以主动唤醒休眠中的RunLoop（iOS里进程间通信开发过程中我们一般不主动使用）。mach_port大家就理解成进程间相互发送消息的一种机制就好。
Source0 ：非基于Port的处理事件，什么叫非基于Port的呢？就是说你这个消息不是其他进程或者内核直接发送给你的。

简单举个例子：一个APP在前台静止着，此时，用户用手指点击了一下APP界面，那么过程就是下面这样的：

我们触摸屏幕,先摸到硬件(屏幕)，屏幕表面的事件会先包装成Event, Event先告诉source1（mach_port）,source1唤醒RunLoop, 然后将事件Event分发给source0,然后由source0来处理。

CFRunLoopTimerRef

是基于时间的触发器，它和 NSTimer 是toll-free bridged 的，可以混用。其包含一个时间长度和一个回调（函数指针）。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。
上图提到了Observer:

CFRunLoopObserverRef

是观察者，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。可以观测的时间点有以下几个：
Observer的创建以及添加到Run Loop中需要使用Core Foundation的接口：
方法很简单如下：

// 创建observer
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
});
// 添加观察者：监听RunLoop的状态
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
// 释放Observer
CFRelease(observer);

方法就是创建一个observer，绑定一个runloop和模式，而block回调就是监听到runloop每种状态的时候回触发。
其中CFRunLoopActivity是一枚举值，与每种状态对应：

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), // 1 // 即将进入Loop
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), // 2 // 即将处理 Timer
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 4 即将处理 Source
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 32 // 即将进入休眠
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), // 64
// 刚从休眠中唤醒
kCFRunLoopExit = (1UL << 7), // 128 // 即将退出Loop
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU // 可以监听以上所有状态
};

2.2 Run Loop运行接口

Foundation层和Core Foundation层都有相应的接口可以操作Run Loop：Foundation层对应的是NSRunLoop，Core Foundation层对应的是CFRunLoopRef；

*两组接口差不多，不过功能上还是有许多区别的：
例如CF层可以添加自定义的Input Source事件源、(CFRunLoopSourceRef)RunLoop观察者Observer(CFRunLoopObserverRef)，很多类似功能的接口特性也是不一样的。

2.2.1NSRunLoop的运行接口：

// 运行NSRunLoop，运行模式为默认的NSDefaultRunLoopMode模式，没有超时限制
- （void）run；
// 运行NSRunLoop：参数为时间期限，运行模式为默认的NSDefaultRunLoopMode模式
- (void)runUntilDate:(NSDate *)limitDate;
// 运行NSRunLoop：参数为运行模式、时间期限，返回值为YES表示处理事件后返回的，NO表示是超时或者停止运行导致返回的。
- (BOOL)runMode:(NSString *)mode beforeDate:(NSDtate *)limitDate;

详细讲解下NSRunLoop的三个运行接口：

- (void)run; // 无条件运行

不建议使用，因为这个接口会导致Run Loop永久性的在NSDefaultRunLoopMode模式。

即使用CFRunLoopStop(runloopRef);也无法停止Run Loop的运行，除非能移除这个runloop上的所有事件源，包括定时器和source时间，不然这个子线程就无法停止，只能永久运行下去。

- (void)runUntilDate:(NSDate *)limitDate; // 有一个超时时间限制

比上面的接口好点，有个超时时间，可以控制每次Run Loop的运行时间，也是运行在NSDefaultRunLoopMode模式。
这个方法运行Run Loop一段时间会退出给你检查运行条件的机会，如果需要可以再次运行Run Loop。

注意CFRunLoopStop(runloopRef), 也无法停止Run Loop的运行。
使用如下的代码：

while(!Done) {
    [[NSRunLoop currentRunLoop] runUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow: 10]];
    NSLog(@"exiting runloop, ......");
}

注意这个Done是我们自定义的一个Bool值，用来控制是否还需要开启下一次runloop。

这个例子大概做了如下的事情：这个RunLoop会每10秒退出一次，然后输出exiting runloop ……,然后下次根据我们的Done值来判断是否再去运行runloop。

// 有一个超时时间限制，而且设置运行模式
- (BOOL)runMode:(NSString *)mode beforeDate:(NSDate *)limitDate;

从方法上来看，比上面多了一个参数，可以设置运行模式。
由一点需要注意:这种运行方式是可以被CFRunLoopStop(runloopRef)所停止的。

2.2.2 CFRunLoopRef的运行接口

// 运行CFRunLoopRef
void CFRunLoopRun();
// 运行CFRunLoopRef:参数为运行模式、时间和是否在处理Input Source后退出标志，返回值是exit原因
SInt32 CFRunLoopRunInMode(mode, second, returnAfterSourceHandled);
// 停止运行CFRunLoop
void CFRunLoopStop(CFRunLoopRef rl);
// 唤醒CFRunLoopRef
void CFRunLoopWakeUp(CFRunLoopRef rl);

分析一下Core Foundation中运行的runloop的接口：

void CFRunLoopRun();

运行在默认的kCFRunLoopDefaultMode模式下，知道CFRunLoopStop接口调用停止这个RunLoop，或者RunLoop的所有事件源被删除。
NSRunLoop是基于CFRunLoop来封装的，NSRunLoop是线程不安全的，而CFRunLoop是线程安全的。
在这里我们可以看到和上面NSRunLoop有一个直观的区别是：CFRunLoop能直接停止掉所有的CFRunLoop运行起来的runloop，其实之前讲到的：

- (BOOL)runMode:(NSString *)mode beforeDate:(NSDate *)limitDate;

这种方式运行起来的runloop也能用CFRunLoopStop 停止掉的，原因是它完全是基于下面这种方式封装的：

SInt32 CFRunLoopRunInMode(mode, seconds, returnAfterSourceHandled);

可以看到参数几乎一模一样，前者默认returnAfterSourceHandled参数为YES，当触发一个非timer事件后，runloop就终止了。

这里比较简单，就不举例赘述了。

SInt32 CFRunLoopRunInMode(mode, seconds, returnAfterSourceHandled);

总结一下：

runloop的运行方法一共有5种：包括NSRunLoop的3种，CFRunLoop的2种；
而取消的方式一共为3种：
1）移除掉runloop种的所有事件源（timer和source）。
2）设置一个超时时间。
3）只要CFRunLoop运行起来就可以用：void CFRunLoopStop(CFRunLoopRef rl); 去停止。
除此之外用 NSRunLoop下面这个方法也能使用void CFRunLoopStop(CFRunLoopRef rl); 停止：

[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:<#(nonull NSRunLoopMode)#> beforeDate:<#(nonull NSDate)#>

3 Runloop 的执行顺序

执行顺序.png