OC底层基础：RunLoop

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xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc xxx.m

支持ARC、指定运行时系统版本

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-15.0.0 xxx.m

一、RunLoop基础

1. RunLoop对象

• iOS中有两套API来访问和使用RunLoop

  1. Foundation : NSRunLoop
  2. Core Foundation : CFRunLoopRef

• RunLoop和 CFRunloopRef都代表着RunLoop对象

  1. NSRunloop是基于CFRunLoopRef的一层OC包装
  2. CFRunLoopRef是开源的

• Foundation

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

• Core Foundation

  1. CFRunLoopRefGetCurrent(); 获得当前线程的 RunLoop对象
  2. CFRunLoopRefGetMain(); 获得主线程的RunLoop对象

注：https://opensource.apple.com/tarballs/CF/

• 程序并不会马上退出，而是保持运行状态
• RunLoop的基本作用
  1. 保持程序的持续运行
  2. 处理App中各种事件（如：触摸事件、定时器事件等）
  3. 节省CPU资源，提高程序性能：该做事时做事，该休息时休息

  4. ……

     
     RunLoop的基本作用1.png
     RunLoop的基本作用2.png

2 . RunLoop与线程

• 每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象
• RunLoop保存在一个全局的Dictionary里，线程作为key，RunLoop作为value
• 线程刚创建时并没有RunLoop对象，RunLoop会在第一次获取它时创建
• RunLoop会在线程结束时销毁
• 主线程的RunLoop已经自动获取（创建），子线程默认没有开启RunLoop

3. RunLoop相关的类

• Core Foundation中关于RunLoop的5个类
  1. CFRunLoopRef
  2. CFRunLoopModeRef
  3. CFRunLoopSourceRef
  4. CFRunLoopTimerRef
  5. CFRunLoopObserverRef

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

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

RunLoop相关的类.png

• CFRunLoopModeRef

  1. CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式
  2. 一个RunLoop包含若干个Mode，每一个Mode又包含若干个sources0/sources1/Timer/observer
  3. RunLoop启动时只能选择其中一个Mode作为currentMode
  4. 如果需要切换Mode，只能退出当前Loop，再重新选择一个Mode进入
     • 不同组的sources0/sources1/Timer/observer能分隔开来，互不影响
  5. 如果Mode里没有sources0/sources1/Timer/observer，RunLoop会立马退出
  6. 常见的两种Mode
     • kCFRunLoopDefaultMode(NSDefaultRunLoopMode)：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

• CFRunLoopObserverRef

/* Run Loop Observer Activities */
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), // 即将进入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), // 刚从休眠中唤醒
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7), // 即将退出Loop
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

二、RunLoop的运行逻辑

• Source0
  1. 触摸事件处理
  2. performSelector:onThread:
• Source1
  1. 基于Port的线程间通信
  2. 系统事件捕捉
• Timers
  1. NSTimer
  2. performSelector:withObject:afterDelay:
• Observers
  1. 用于监听RunLoop的状态
  2. UI刷新（BeforeWaiting）
  3. Autorelease pool（BeforeWaiting）

RunLoop的运行逻辑.png

三、RunLoop休眠的实现原理

• 等待消息
  1. 没有消息就让线程休眠

  2. 有消息就唤醒线程

     
     RunLoop休眠的实现原理.png

四、RunLoop在实际的应用

• 控制线程生命周期（线程保活）
• 解决NSTimer在滑动时停止工作的问题
• 监控应用卡顿
• 性能优化

注：可能涉及的面试题

• 讲讲RunLoop，项目中有用到吗
• RunLoop内部实现逻辑
• RunLoop和线程的关系
• timer与RunLoop的关系
• 程序中添加每3秒响应一次的NSTimer，当拖动tableView时timer可能无法响应要怎么解决
• RunLoop是怎么响应用户操作的，具体流程是什么样的
• 说说RunLoop的几种状态
• RunLoop的mode作用是什么

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