OC_Runloop

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• runloop

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RunLoop简介

RunLoop 实际上是一个对象，用来处理程序运行过程中出现的各种事件（比如：触摸、UI刷新、定时器、selector等），从而保持程序的持续运行；而且在没有事件处理时，会进入睡眠模式，节省资源，提高性能。

1.RunLoop和线程

线程的作用使用来执行一个或多个任务，线程执行完之后就会退出，不能再执行任务。而RunLoop能够让线程处理任务。

• 每个线程都有唯一一个与之对应的RunLoop对象。
• 我们只能操作当前线程的RunLoop，而不能操作其他线程的RunLoop。
• RunLoop对象再第一次获取RunLoop时创建，销毁则是在线程结束的时候。
• 主线程的RunLoop对象系统会自动创建，而子线程的RunLoop对象需要我们主动创建。

2.RunLoop相关类

RunLoop 有5个类，只有弄懂这几个类的含义，才能深入了解RunLoop运行机制。

1. CFRunLoopRef : 代表RunLoop对象；
2. CFRunLoopModeRef : RunLoop的运行模式；
3. CFRunLoopSourceRef : RunLoop输入源/事件源；
4. CFRunLoopTimerRef : RunLoop定时源；
5. 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）。而一个运行模式又包含若干个输入源（CFRunLoopSourceRef）、定时源（�CFRunLoopTimerRef）、观察者（CFRunLoopObserveRef）。

2.1CFRunLoopRef

CFRunLoopRef是Core Foundation框架下RunLoop对象类，我们可以通过以下方式来获取。

• Core Foundation
  • CFRunLoopGetCurrent();//获取当前线程的RunLoop对象。
  • CFRunLoopGetMain();//获取主线程的RunLoop对象。

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Foundation框架下获取RunLoop对象类的方法：

• Foundation
  • [NSRunLoop currentRunLoop];//获取当前线程的RunLoop对象；
  • [NSRunLoop mainRunLoop];//获取主线程的RunLoop对象；

2.2CFRunLoopModeRef

系统默认定义了以下几种运行模式（CFRunLoopModeRef）:

1. kCFRunLoopDefaultMode : App默认运行模式，通常主线程实在这个运行模式下运行。
2. **UITrackingRunLoopMode ** ：跟踪用户的交互时间（用于追踪Scrollview触摸滑动，保证界面滑动时不受其他Mode影响）；
3. kCFRunLoopCommonModes : 伪模式，不是一种真正的运行模式，后续有介绍；
4. UIInitializationRunLoopMode : App启动时进入的第一个Mode，启动完成后就不再使用；
5. GSEventReceiveRunLoopMode : 接受系统内部时间，通常不会用到；

注 : 前三种模式是我们开发中需要用到的模式。

2.3CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopRef是定时源，可以理解为基于时间的触发器，基本上可以说是NSTimer；

示例项目：

1. 新建一个IOS项目，在Main.storyboard中拖入一个TextView；
2. 在ViewController.m文件中写入一下代码；

- (void)viewDidLoad{
  [super viewDidLoad];

  //定义一个定时器，每两秒调用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
[ [NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefauRunLoopMode];
}

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

3.然后运行，当拖动Text View时，会发现run方法不打印了，也就是说NSTimer不工作了。而当鼠标松开时，NSTimer又开始正常工作了。

原因：

• 当我们不做任何操作的时候，RunLoop处于NSDefaultRunLoopMode下。

• 当我们拖动Text View的时候，RunLoop就切换到了UITrackingRunLoop模式下工作了。而在这个项目中，NSTimer没有添加到UITrackingRunLoop模式下。所以拖动Text View的时候NSTimer停止了。
• 当我们松开鼠标的时候，RunLoop又切换到了NSDefaultRunLoopMode模式下工作了，所以NSTimer又开始工作了。

解决方法：

• 把NSTimer添加到伪模式(kCFRunLoopCommonModes)下工作；（伪模式(kCFRunLoopCommonModes)：这实际上是一种标记模式，意思就是可以在打上Common Modes标记的模式下运行；）因为NSDefaultRunLoopMode和UITrackingRunLoopMode两种模式已经被打上了Common Modes 标记了。

• 具体做法：将添加语句改为：[ [NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes ];

扩展：

• NSTimer中的schduledTimerWithTimeInterval方法和RunLoop的关系，添加这句代码：
  `[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

`

• 这句代码调用了scheduledTimer返回的定时器，NSTimer会自动被加入到RunLoop的NSDefaultRunLoopMode模式下。

2.4CFRunLoopSourceRef

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 Source (基于端口)
  • Custom Input Source (自定义)
  • Cocoa Perform Selector Source
• 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；

注：

这两种分类其实没有区别，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。

示例项目：

1. 在Main.storyboard中添加一个Button按钮，并添加点击动作。

2. 然后在点击方法的代码中加入一句输出语句，并打上断点，如下图所示

   
   Paste_Image.png

3. 然后运行程序，点击按钮；

4. 然后在项目中单机下图红色部分：

   
   Paste_Image.png

5. 可以看到如下图所示就是点击事件产生的函数调用栈：

   
   Paste_Image.png

示例解析:

1. 首先程序启动，调用16行的main函数，main函数调用15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。

2. 同时，我们可以看到11行中有Source0，也就是说我们点击事件是属于Source0函数的，点击事件就是在Sources0中处理的。
3. 而至于Source1，则是用来接收、分发系统事件，然后分发到Source0中处理的。

2.5CFRunLoopObserverRef

• CFRunLoopObserver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Loop中退出：64

   kCFRunLoopExit = (1UL << 7),                            //即将从Loop中退出：128

   kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU          //监听全部状态改变
};

代码演示：

1. 在ViewController.m中添加如下代码：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    //创建观察者
    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);
    
    //释放observer；最后添加完需要释放掉
    CFRelease(observer);
}

2.运行，打印结果如下图：

Paste_Image.png

解析：

• 可以看到，RunLoop状态在不断改变，最终变成了32，也就是即将进入睡眠状态，说明RunLoop之后就会进入睡眠状态。

3.RunLoop原理

• RunLoop运行原理如下图（来源：[](http://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/））：

Paste_Image.png

官方文档说明的RunLoop逻辑：

• 在每次运行RunLoop的时候，所在线程的RunLoop会自动处理之前为处理的事件，并且通知相关的观察者。

• 具体顺序如下：
  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，知道下面任一事件发生：
  • 某一事件到达基于端口的源；
  • 定时器启动；
  • RunLoop设置的时间已经超过；
  • RunLoop被显示唤醒；
  8. 通知观察者线程被唤醒；
  9. 处理未处理的事件
  • 如果用户定义的定时器启动，处理定时器时间并重启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过，重启RunLoop，进入步骤2；
  10. 通知观察者RunLoop结束。

4.RunLoop 实战应用

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4.1 NSTimer的使用

• NSTimer的使用在讲解CFRunLoopTimerRef类的时候详细讲解过，具体参考2.3CFRunLoopTimerRef。

4.2 ImageView推迟显示

• 当界面中含有UITableview，而且每个UITableViewCell都有图片时，当我们滚动UITableView的时候，如果有一堆图片需要显示，那么可能会出现卡顿的现象。这时候就可以通过推迟ImageView的显示来解决。

具体有以下两种解决方法：

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相关的delegate即可。

方法2: 利用PerformSelector设置当前线程的RunLoop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:

4.3 后台常驻线程

• 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（如：下载文件、后台播放音乐等），最好的解决方法就是能让这条线程永远常驻内存。

• 实现思路：添加一条用于常驻内存的强引用子线程，在该线程的RunLoop下添加一个Source，开启RunLoop；

实现过程如下：

1. 在ViewController.m 添加一条抢引用的thread线程属性，代码如下：

@interface ViewController ()

@property (strong, nonatomic) NSThread *thread;

@end

2.在viewDidLoad中创建线程self.thread，使线程启动并执行run1方法，代码如下：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    
    //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];
    
    //开启线程
    [self.thread start];
    
   }

/**
 *
 *
 */
- (void)run1
{
    //在这里写要执行的任务
    NSLog(@"--------------run1--------------");
    
    //添加这两句代码，开启RunLoop，之后self.thread就变成了常驻线程，可随时添加任务，并交RunLoop处理
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    
    //测试是否开启了RunLoop，如果开启了RunLoop，则来不了这里，因为RunLoop开启了循环。
    NSLog(@"未开启RunLoop");
}

3.运行结果如图，说明这时已经开启了一条常驻线程。

Paste_Image.png

4.接下来我们在touchesBegan中调用PerformSelector，实现点击屏幕的时候往常驻线程添加run2任务。具体代码如下：

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    //利用performselector，在self.thread的线程中调用run2方法
    [self performSelector:@selector(run2) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}

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

5.运行，点击屏幕之后打印结果如下，这样我们就实现了常驻内存的需求了。

Paste_Image.png