【iOS重学】关于RunLoop的简单介绍

写在前面

本文主要是记录关于RunLoop的一些简单介绍。

RunLoop

基本认识

RunLoop：翻译过来叫运行时循环，指的是在程序运行过程中循环的做一些事情。

主要应用在：

定时器（Timer）、PerformSelector
GCD
事件响应、手势识别、界面刷新
网络请求
AutoReleasePool

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上面是我们一个iOS程序的入口main函数，在UIApplicationMain函数中会去创建主线程的RunLoop对象，它用来保证程序不退出从而保证程序的持续执行。
我们可以把RunLoop运行时循环理解成一个do - while循环，伪代码如下：

int main(int argc, char * argv[]) {
  NSString * appDelegateClassName;
  @autoreleasepool {
    int retVal = 0;
    do {
      // 1.在休眠中等待消息
      
      // 2.如果有消息 处理消息
      
    }while(retVal = 0);
    return 0;
  }
}

RunLoop的基本作用：

保证程序的持续运行
处理App中的各种事件（比如触摸事件、定时器等）
节省CPU资源，提高程序的性能：在有消息的时候处理消息没有消息的时候休眠。

RunLoop对象

iOS中有两套API来访问和使用RunLoop：

Foundation框架：NSRunLoop
Core Foundation框架：CFRunLoopRef（开源代码：https://opensource.apple.com/tarballs/CF/）

其中NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC封装。

RunLoop与线程的关系

每条线程都有唯一的与之相对应的RunLoop对象
RunLoop保存在一个全局的字典里面，线程为key，RunLoop为value
线程刚创建的时候并没有RunLoop对象，而是在第一次获取RunLoop对象时去创建
RunLoop会在线程结束时销毁
主线程的RunLoop已经自动获取（创建），子线程的RunLoop默认是没有开启的

获取RunLoop对象

Foundation框架：

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

Core Foundation框架：

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

RunLoop相关的类

Core Foundation框架中关于RunLoop的五个类：

CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef

RunLoop对象结构如下：

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

RunLoopMode结构如下：

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

各个类之间的关系如下图：

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RunLoop的运行模式

CFRunLoopModeRef表示是RunLoop的运行模式，一个RunLoop可以有若干个Mode，每个Mode里面又包含Source0、Source1、Timer、Observer。
RunLoop在启动时只能选择其中的一个Mode作为CurrentMode。
如果需要切换Mode需要退出当前RunLoop重新选择一个Mode进入。
不同模式下的Source0/Source1/Timer/Observer能分隔开来，互不影响。
如果一个Mode中没有任何Source0/Source1/Timer/Observer，这个RunLoop会立马退出。

常见的Mode有两种：
NSDefaultRunLoopMode(kCFRunLoopDefaultMode)：App的默认Mode，通常主线程在这个Mode下运行。
UITrackingRunLoopMode：界面跟踪Mode，ScrollView的滑动，保证界面滑动时不受其他的影响。

RunLoop的几种状态

/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), // 即将进入RunLoop
    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), // 刚从休眠中被唤醒
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7), // 即将退出RunLoop
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

如下可以监听RunLoop的所有状态：

CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
    switch (activity) {
        case kCFRunLoopEntry:
            NSLog(@"kCFRunLoopEntry...");
            break;
        case kCFRunLoopBeforeTimers:
            NSLog(@"kCFRunLoopBeforeTimers...");
            break;
        case kCFRunLoopBeforeSources:
            NSLog(@"kCFRunLoopBeforeSources...");
            break;
        case kCFRunLoopBeforeWaiting:
            NSLog(@"kCFRunLoopBeforeWaiting...");
            break;
        case kCFRunLoopAfterWaiting:
            NSLog(@"kCFRunLoopAfterWaiting...");
            break;
        case kCFRunLoopExit:
            NSLog(@"kCFRunLoopExit...");
            break;
        default:
            break;
    }
});
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
CFRelease(observer);

RunLoop的运行逻辑

1、 Source0

触摸事件处理
performSelector:onThread:

2、Source1

基于Port的线程之间的通信
系统事件的捕捉

3、Timers

NSTimer
performSelector：withObject：afterDelay：

4、Observers

用于监听RunLoop的状态
UI刷新（BeforeWaiting）
AutoReleasePool（BeforeWaiting）

RunLoop的运行逻辑如下：

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RunLoop在实际开发中的应用

控制线程的生命周期（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

RunLoop的源码查看

4.png

从上面看到：RunLoop的源码入口在CFRunLoopRunSpecific

注意：
1、使用Foundation框架打印出来的主线程RunLoop和Core Foundation框架打印出来的主线程RunLoop地址值不一样，原因在于Foundation框架的RunLoop是对Core Foundation框架RunLoop的一层封装。
2、系统事件是通过Source1来捕捉，之后分发到Source0去处理的。
3、RunLoop在休眠之前会去释放自动释放池和刷新UI等。
4、线程阻塞和RunLoop休眠不一样：线程阻塞还是在执行代码当前线程根本没有真的休眠 RunLoop休眠真的是休眠没有执行代码 CPU不会为此分配资源就会省电。

写在最后

关于RunLoop的一些基本介绍、各种模式以及它整个完整的运行逻辑就介绍到这里了，如有错误请多多指教，最后欢迎去我的个人技术博客逛逛。