iOS之RunLoop详解

1.RunLoop的介绍：

RunLoop即运行循环（跑圈），只不过它这种循环比较高级。一般的 while 循环会导致 CPU 进入忙等待状态，而 RunLoop 则是一种“闲”等待，这部分可以类比 Linux 下的 epoll。当没有事件时，RunLoop 会进入休眠状态，有事件发生时， RunLoop 会去找对应的 Handler 处理事件。RunLoop 可以让线程在需要做事的时候忙起来，不需要的话就让线程休眠。

2.RunLoop的基本作用：

• 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，该工作的时候工作，该休息就休息

3.iOS程序入口与RunLoop的关系：

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

由于main函数里面UIApplicationMain启动了一个RunLoop,所以UIApplicationMain函数一直没有返回，则程序并不会马上退出，而是保持持续运行状态，这个默认的RunLoop是跟主线程相关联的。

4.RunLoop对象：

• NSRunLoop(OC中Foundation框架下)
• CFRunLoopRef(C中Core Foundation框架下)

5.RunLoop与线程：

• 每条线程都有唯一一个与之对应的RunLoop对象(字典的方式)。
• 主线程的RunLoop默认已经创建并且开启了，子线程对应的RunLoop需要手动创建并开启。
• RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁。

• RunLoop与线程的关系如下图

  
  runLoop.jpg

6.获取RunLoop对象：

    //Foundation框架下
    NSRunLoop * currentRunLoop =  [NSRunLoop currentRunLoop]; //获取当前线程的RunLoop对象
    NSRunLoop * mainRunLoop = [NSRunLoop mainRunLoop]; //获取主线程的RunLoop对象
    
    //Core Foundation框架下
    /*
    CFRunLoopRef * currentRunLoop =  CFRunLoopGetCurrent() //获取当前线程的RunLoop对象
    CFRunLoopRef * mainRunLoop = CFRunLoopGetMain() //获取主线程的RunLoop对象
    */

7.RunLoop的相关类：

• CFRunLoopRef--RunLoop本身
• CFRunLoopModeRef--RunLoop运行模式（CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式，一个RunLoop包含若干个Model,每个Model又包含若干个Source/Timer/Observer，每次RunLoop启动时,智能指定其中一个Model,这个Model被称作CurrentMode，如果需要切换Model,只能退出Loop,在重新指定一个Model进入，这样做主要是为了分隔开不同的Source/Timer/Observer，让其互不影响）
• CFRunLoopSourceRef--RunLoop的事件(input Source)
• CFRunLoopTimerRef --(Timer Source)
• CFRunLoopObserverRef--监听者

CFRunLoopModeRef的详解：

• 系统默认注册了5个Model
• kCFRunLoopDefaultMode :App的默认model,通常主线程是在这个model下进行
• UITrackingRunLoopMode :界面跟踪model,用于scrolView追踪触摸滑动,保证界面滑动时不受其他model影响
• UIinitializationRunLoopMode :在刚启动App时进入的第一个Mode,启动完成后不在使用
• GSEventReceiveRunLoopMode :接受系统事件的内部mode,通常用不到
• kCFRunLoopCommonModes :这是一个占位mode,不是一个真正的mode

8.RunLoop的运行模式和Timer：

-(void)timer{
    //01-创建定时对象
    NSTimer * timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
    //02-把定时器添加到RunLoop中(切记：如果当前方法在子线程，需要手动开启当前子线程的RunLoop,并且开启,而且开启方法要在添加定时器之后，否则开启了因为没有事件就直接停止了)
    //(情况1)模式为默认:NSDefaultRunLoopMode--当滚动UItextView的时候定时器停止工作
    //[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    
    //(情况2)界面追踪模式为:UITrackingRunLoopMode--(只有当滚动UItextView的时候定时器才工作)
    //[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];
    
    //(情况3)界面追踪模式为:NSRunLoopCommonModes(NSDefaultRunLoopMode|UITrackingRunLoopMode)--(不管有没有滚动，定时器一直工作)
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
    
}
-(void)run{
    NSLog(@"%@",[NSRunLoop currentRunLoop].currentMode);
}

9.CFRunLoopObserverRef的详解：

• CFRunLoopObserverRef是观察者，能够监听RunLoop的状态改变。
• 可以监听的时间点有以下：

   kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), //即将进入Loop
   kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), //即将处理Timer
   kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), //即将处理Source
   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loop
   kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU //所有的状态
  

/*
     01-创建观察者
     参数说明
     第一个参数：分配存储空间
     第二个参数：要监听的状态
     第三个参数：是否持续监听
     第四个参数：0
     第五个参数：block回调，当runloop状态改变的时候会调用
     输出：
     2019-03-12 15:13:08.598453+0800 SmallProgram[3374:145215] runloop即将处理Timers事件
     2019-03-12 15:13:08.598653+0800 SmallProgram[3374:145215] runloop即将处理Sources事件
     2019-03-12 15:13:08.598906+0800 SmallProgram[3374:145215] runloop即将处理Timers事件
     2019-03-12 15:13:08.599048+0800 SmallProgram[3374:145215] runloop即将处理Sources事件
     2019-03-12 15:13:08.599180+0800 SmallProgram[3374:145215] runloop即将处理Timers事件
     2019-03-12 15:13:08.599295+0800 SmallProgram[3374:145215] runloop即将处理Sources事件
     2019-03-12 15:13:08.599620+0800 SmallProgram[3374:145215] runloop即将进入到休眠
     2019-03-12 15:13:08.693981+0800 SmallProgram[3374:145215] runloop被唤醒
     2019-03-12 15:13:08.694216+0800 SmallProgram[3374:145215] runloop即将处理Timers事件
     2019-03-12 15:13:08.694340+0800 SmallProgram[3374:145215] runloop即将处理Sources
     */
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
    
        switch (activity) {
            case kCFRunLoopEntry:
                NSLog(@"runloop启动");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeTimers:
                NSLog(@"runloop即将处理Timers事件");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeSources:
                NSLog(@"runloop即将处理Sources事件");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeWaiting:
                NSLog(@"runloop即将进入到休眠");
                break;
            case kCFRunLoopAfterWaiting:
                NSLog(@"runloop被唤醒");
                break;
            case kCFRunLoopExit:
                NSLog(@"runloop退出");
                break;
                
            default:
                break;
        }
    });
    /*
    //02-监听runLoop的状态
     参数说明
     第一个参数：runLoop对象
     第二个参数：监听者
     第三个参数：runLoop在哪种模式下的状态(这里要写C情况下的状态)
               kCFRunLoopDefaultMode
    */
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);

10.RunLoop的应用：

• (情景一)在tableView头视图上添加定时器轮播的时候，如果想要滑动tableView的时候，也要轮播，则修改runLoop的模式为NSRunLoopCommonModes
• (情景二)定时器一直是准确运行的来执行对应的操作，则修改runLoop的模式为NSRunLoopCommonModes
• 设置程序的常驻线程。

-(void)application{
    
    NSThread * thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
    [thread start];
    self.thread = thread;
    
}
-(void)run{
    
    //01子线程的RunLoop需要手动创建并启动
    //02RunLoop启动后会选择运行模式，判断运行模式是否为空
    NSRunLoop * runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
    //(方法一)往运行模式中添加timer
    //[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:3.0 target:self selector:@selector(timeRun) userInfo:nil repeats:YES];
    //(方法二)往运行模式中添加source=port|custom|selector
    [runLoop addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    
    [runLoop run];
    
}
//将下面方法放到需要子线程来做任务的事件中，比如点击按钮事件
//按钮点击事件让子线程来执行任务run2
    [self performSelector:@selector(run2) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:YES];
//这样self.thread会一直不死，来等待处理run2的事件

11.RunLoop的内部自动释放池：

• App启动后，苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer，其回调都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。
• 第一个 Observer 监视的事件是 Entry(即将进入Loop)，其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。其 order 是-2147483647，优先级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前。
• 第二个 Observer 监视了两个事件： BeforeWaiting(准备进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池；Exit(即将退出Loop) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池。这个 Observer 的 order 是 2147483647，优先级最低，保证其释放池子发生在其他所有回调之后。

• 在主线程执行的代码，通常是写在诸如事件回调、Timer回调内的。这些回调会被 RunLoop 创建好的 AutoreleasePool 环绕着，所以不会出现内存泄漏，开发者也不必显示创建 Pool 了。

  
  具体流程

本文参考：
线程、自动释放池、RunLoop的爱恨情仇https://www.jianshu.com/p/8b011b844231