RunLoop

RunLoop是什么

• 字面意思运行循环
• RunLoop是线程的基础架构部分
  RunLoop的目的，就是使得线程在有任务需要做的时候自己跑起来运行，而当没有操作的时候就停下来休息，处于睡眠状态。充分节省CPU资源，提高程序性能。

RunLoop和线程的关系

• 每条线程都有唯一的一个 RunLoop 对象与之对应的
• 主线程的RunLoop是自动创建并且默认启动的
• 子线程的 RunLoop 需要手动创建,手动启动的
• RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁

RunLoop的作用

• 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：该做事时做事，该休息时休息

Runloop参考资料

点击查看 苹果官方文档
点击查看 CFRunLoopRef开源代码

Runloop对象

1. 在iOS开发中有两套api来访问Runloop

• foundation框架【NSRunloop】
• core foundation框架【CFRunloopRef】

2. 获取RunLoop对象

• Foundation

[NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的RunLoop对象
[NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的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

NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop对象,它们是等价的，可以互相转换
NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC包装，是在代码中经常使用的, 但要了解RunLoop内部结构，需要多研究CFRunLoopRef层面的API（Core Foundation层面）

点击查看 CFRunLoopRef开源代码

RunLoop相关类

• CFRunLoopRef : runloop对象,获得当前runloop和主runloop
• CFRunLoopMode :runloop 的运行模式
• CFRunLoopTimerRef : runloop 的计时器对象
• CFRunLoopObserverRef : runloop 观察者
• CFRunLoopSourceRef : runloop 输入源,事件源

这5个类的关系如图 runloop类关系.png

1. CFRunLoopModeRef

• RunLoop的运行模式

  • 一个 RunLoop 包含若干个 Mode，
  • 每个Mode又包含若干个Source/Timer/Observer
  • 每次RunLoop启动时，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

• RunLoop的5中Mode

  • kCFRunLoopDefaultMode
    App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
  • UITrackingRunLoopMode
    界面跟踪 Mode，用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他 Mode 影响(提高用户体验)
  • 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
    接受系统事件(如绘图事件，渲染事件)的内部 Mode，通常用不到
  • kCFRunLoopCommonModes
    这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode

2. CFRunLoopTimerRef

• CFRunLoopTimerRef是基于时间的触发器
• 基本上说的就是NSTimer,他受RunLoop的Model影响
• GCD的定时器不受RunLoop的Model影响

3. CFRunLoopObserverRef

• CFRunLoopObserverRef是观察者，能够监听RunLoop的状态改变
  看下监听状态

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) { 
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), //即将进入Runloop
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), //即将处理NSTimer 
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), //即将处理Sources 
    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runloop 
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU //所有状态改变
};

写代码试验下

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    [self createObserver];
}

- (void)createObserver
{
    // 创建监听者
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        
        switch (activity) {
            case kCFRunLoopEntry: //即将进入runloop
            NSLog(@"即将进入unlLoop");
            break;
            case kCFRunLoopBeforeTimers: //即将处理timer
            NSLog(@"即将处理Timer");
            break;
            case kCFRunLoopBeforeSources: //即将处理source
            NSLog(@"即将处理Source");
            break;
            case kCFRunLoopBeforeWaiting: //即将进入休眠
            NSLog(@"即将进入休眠");
            break;
            case kCFRunLoopAfterWaiting: //被唤醒
            NSLog(@"从休眠中被唤醒");
            break;
            case kCFRunLoopExit: //runloop退出
            NSLog(@"runloop退出");
            break;
            
            default:
            break;
        }
    });
    
    // 添加监听者
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
    // 释放
    CFRelease(observer);
}

查看结果:

2018-09-01 15:54:28  即将处理Timer
2018-09-01 15:54:28  即将处理Source
2018-09-01 15:54:28 即将处理Timer
2018-09-01 15:54:28 即将处理Source
2018-09-01 15:54:28 即将处理Timer
2018-09-01 15:54:28 即将处理Source
2018-09-01 15:54:28 即将处理Timer
2018-09-01 15:54:28 即将处理Source
2018-09-01 15:54:28 即将处理Timer
2018-09-01 15:54:28 即将处理Source
2018-09-01 15:54:28 即将进入休眠
2018-09-01 15:54:29 从休眠中被唤醒
2018-09-01 15:54:29 即将处理Timer
2018-09-01 15:54:29 即将处理Source
2018-09-01 15:54:29 即将进入休眠

4. CFRunLoopSourceRef

• Source0：非基于Port的, 用于用户主动触发的事件（点击button 或点击屏幕）
• Source1：基于Port的 通过内核和其他线程相互通信,接收分发系统时间（与内核相关）, 这种 Source 能主动唤醒 RunLoop 的线程(系统做的事件)
  注意：Source1在处理的时候会分发一些操作给Source0去处理

注意：一种Mode中可以有多个Source(事件源，输入源，基于端口事件源例键盘触摸等) Observer(观察者，观察当前RunLoop运行状态) 和Timer(定时器事件源)。但是必须至少有一个Source或者Timer，因为如果Mode为空，RunLoop运行到空模式不会进行空转，就会立刻退出。

RunLoop的内部逻辑

看下官方文档给的图片

runloop-Apple.jpg

有点抽象, 什么意思, 没看懂。所以从网络搜寻到下面逻辑图、文字描述一应俱全

runloop逻辑.png

RunLoop使用场景---NSTimer

定时器若只运行在NSDefaultRunLoopMode下，一旦RunLoop进入其他模式(例如滑动scrollview的时候，会切换模式UITrackingRunLoopMode)，这个定时器就不会工作,
所以标记为NSRunLoopCommonModes的模式, Timer不但会在UITrackingRunLoopMode下运行也会在NSDefaultRunLoopMode运行

// timer1  
// scheduledTimer返回的定时器，已经自动被添加到当前runLoop中，而且是NSDefaultRunLoopMode
NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
// 修改模式NSRunLoopCommonModes
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

// timer2
// timerWithTimeInterval返回的定时器,需要手动添加添加到runLoop中
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
/*
// 标记mode
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
*/

// 标记为NSRunLoopCommonModes的模式
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

如果想在拖动scrollview时不做某些事情时，可以把定时器放在NSDefaultRunLoopMode下，这样拖动scrollview时，
就不会执行定时器下的事情，可以增加用户体验。

当然使用RunLoop的场景还有很多,比如tableview图片加载性能优化,线程常驻等等, 后续补充。