iOS-RunLoop01-基本认识

RunLoop，顾名思义就是一种iOS框架中的运行循环，而程序在运行中，这个循环一直在为程序做一些事情。
首先大家都知道，我们创建一个项目，在main.m文件的main函数中包含以下内容：

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

其实，这个return的内容就是一个RunLoop，其主要目的就是要程序一直进行，不被退出，简单点说就是一个死循环，二在这个循环中，程序可以做自己想做的事，一旦退出循环，程序就结束应用。
除了上述所说，RunLoop可以保持程序的持续运行，它还可以帮我们处理APP运行中的各种事件，比如触摸事件啊，定时器事件等等。而且它还有一个很大的特点，就是在没有事件需要处理的时候，它就会进入休眠，等待下一次被唤醒，在休眠过程中，基本不消耗CPU资源。
在iOS中有Foundation框架中的NSRunLoop和CoreFoundation框架中的CFRunLoop两套关于RunLoop的API可供我们使用，这里我们先简单的来运用下吧：

//当获取到一个RunLoop时,首先它自动会去帮我们创建一个fRunLoop
    // OC
    NSRunLoop *runLoop =  [NSRunLoop currentRunLoop]; // 创建一个RunLoop
    [runLoop run]; // 运行RunLoop
    
    [NSRunLoop mainRunLoop]; // 获取主线程RunLoop

    // C
    CFRunLoopGetCurrent(); // 创建一个RunLoop
    CFRunLoopRun(); // 运行RunLoop
    
    CFRunLoopGetMain(); // 获取主线程RunLoop

以上是在两个框架下，最简单的RunLoop运用。在上面代码中，我们可以看到，我们可以直接获取一个RunLoop，比方说mainRunLoop，这个方法获取到的是主线程的RunLoop，其实没一个RunLoop都会对应这一条线程，mainRunLoop就对应着我们的主线程，而子线程中也有着与自己对应的RunLoop，就比如如下的代码中：

- (void)viewDidLoad {
    NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadFun) object:nil];
    [thread start];   
}

- (void)threadFun {
    NSRunLoop *runLoop =  [NSRunLoop currentRunLoop]; // 创建一个RunLoop
    NSLog(@"%p, %p", runLoop, [NSRunLoop mainRunLoop]);
}

打印出来的结果是：

2019-08-29 15:35:10.753941+0800 001-RunLoop使用[68546:25248318] 0x600000244ba0, 0x600000249080

很明显，子线程中创建的RunLoop和主线程的RunLoop不是系统一个，所以每一个线程都对应着一个RunLoop，而且，需要知道的是，RunLoop在线程结束的时候，就会销毁，除非用特定的方法不让线程结束，这个我们后面再讨论。
接下来，我们再来看看和runloop相关的类，这里我用CoreFoundation框架来展示，有以下这几个类：

    CFRunLoopMode // RunLoop模式
    CFRunLoopRef //RunLoop类
    CFRunLoopSourceRef // source(各种事件处理)
    CFRunLoopObserverRef //观察者(用于监听RunLoop状态)
    CFRunLoopTimerRef //定时器

这里我们看不到底层的源码，所以按照之前的方法，我们去下载源码来看对应的知识点，源码地址：https://opensource.apple.com/tarballs/CF/，下载完之后，打开找到CFRunLoop.c文件，我们先来看CFRunLoopRef这个类型，它对应的是struct __CFRunLoop 这个结构体，这里我们先把结构体内主要的部分抽出来：

struct __CFRunLoop {
    pthread_t _pthread;
    CFMutableSetRef _commonModes;
    CFMutableSetRef _commonModeItems;
    CFRunLoopModeRef _currentMode;
    CFMutableSetRef _modes;
};

从抽出来的代码中，我们也可以了解到，每一个RunLoop都对应着一个线程，然后我们再主要来看看CFRunLoopModeRef这个类型，可以找到：

typedef struct __CFRunLoopMode *CFRunLoopModeRef;

同样也是一个结构体，抽取之后如下：

struct __CFRunLoopMode {
    CFStringRef _name;
    CFMutableSetRef _sources0;
    CFMutableSetRef _sources1;
    CFMutableArrayRef _observers;
    CFMutableArrayRef _timers;
}

到这里，我们基本上就能看清一个RunLoop的内部结构了，用一张图来总结就是如下：

image.png

所以，总结得到，RunLoop中包含若干个_commonModes，但是每次只能选择其中一个_currentMode，而每一个_currentMode中又包含若干个Source0/Source1/Timer/Observer
，而且不同组的Source0/Source1/Timer/Observer都是分隔开的，互不影响，当然当mode中没有Source0/Source1/Timer/Observer，这时候RunLoop会退出。
然后我们来看看常见的几种model，一种是kCFRunLoopDefaultMode（NSDefaultRunLoopMode），一种是UITrackingRunLoopMode。
NSDefaultRunLoopMode是默认模式，通常主线程就是在这个模式下。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。
然后我们再看CFRunLoopObserverRef这个监听着RunLoop状态的observer，主要是看看RunLoop中有哪些状态：

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    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),   // 即将进入睡眠
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),    // 刚从休眠中唤醒
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),            // 即将退出Loop
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

这里，我们可以利用在主线程的RunLoop中添加Observer来检测RunLoop在不同模式下的切换，代码如下：

- (void)viewDidLoad {
    
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        switch (activity) {
            case kCFRunLoopEntry:{
                CFRunLoopMode mode = CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopGetCurrent());
                NSLog(@"kCFRunLoopEntry - %@", mode);
                CFRelease(mode);
                break;
            }
            case kCFRunLoopExit: {
                CFRunLoopMode mode = CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopGetCurrent());
                NSLog(@"kCFRunLoopEntry - %@", mode);
                CFRelease(mode);
                break;
            }
                
            default:
                break;
        }
        
    });
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
    CFRelease(observer);
}

在项目中的Main.storyboard中根视图上添加一个textView，然后在程序启动之后进行滚动，你会发现控制台的打印：

2019-08-29 17:41:10.888940+0800 001-RunLoop使用[70732:25388149] kCFRunLoopEntry - kCFRunLoopDefaultMode
2019-08-29 17:41:10.889159+0800 001-RunLoop使用[70732:25388149] kCFRunLoopEntry - UITrackingRunLoopMode
2019-08-29 17:41:12.873182+0800 001-RunLoop使用[70732:25388149] kCFRunLoopEntry - UITrackingRunLoopMode
2019-08-29 17:41:12.873288+0800 001-RunLoop使用[70732:25388149] kCFRunLoopEntry - kCFRunLoopDefaultMode

很明显主线程的RunLoop进行的切换。
由于时间关系，今天暂时分享到这个，之后我会继续分享RunLoop的运行逻辑，以及RunLoop在实际开发中的应用。