runloop详解

1.什么是RunLoop
RunLoop的字面意思是运行循环，是在程序在运行过程中保持循环做一些事情，也就是保持程序的持续运行。每条线程都有唯一的一个与之对应的runloop对象，主线程的Runloop已经自己创建好，子线程的runloop需要主动创建。RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁。主线程的runloop是默认开启的，iOS应用程序里面，程序启动后会调用main函数，main函数会调用UIApplicationMain（）函数，这个方法的主线程会设置一个runloop对象。

2.应用范畴
定时器
PerformSelector
GCD ASYN MAIN QUEUE
事件响应、手势识别、界面刷新
网络请求
自动释放池

3.RunLoop的主要作用
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

4.RunLoop的获取

@property (class, readonly, strong) NSRunLoop *currentRunLoop;
@property (class, readonly, strong) NSRunLoop *mainRunLoop API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

5.RunLoop与线程的关系
每条线程都有唯一一个与之对应的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会在线程结束时自动销毁
主线程的RunLoop已经默认获取并开启，子线程是 默认没有开启RunLoop

6.RunLoop的模式
NSDefaultRunLoopMode 默认状态，空间状态，默认主线程在此mode下
UITrackingRunLoopMode 滑动ScrollView
UIInitializationRunLoopMode 私有，App启动时使用，启动后就不在使用
NSRunLoopCommonModes 这是一个占位用的mode，作为标记defalt和tracking的mode用
GSEventReceiveRunLoopMode 接受系统事件的内部Mode，通常用不到

7.RunLoop相关的类
CFRunLoopRef：runloop
CFRunLoopModeRef：runloop的运行模式
CFRunLoopSourceRef：事件产生的地方
CFRunLoopTimerRef：基于事件的触发器
CGRunLoopObserverRef：观察者，每个Observer都包含了一个回调，当RunLoop的状态发生变化时，观察者就能通过回调接收到这个变化

这五个类的关系如下图：


image.png

RunLoop启动时只能选择一个Mode，作为currentMode，如果需要切换mode，需要退出当前的RunLoop，重新选择一个mode进入。如果RunLoop没有任何的sources0、source1、timer、observer，那么RunLoop会马上退出。

sources0：包含触摸事件处理、performSelector:OnThread

sources1：基于Port端口的线程间通信、系统事件的捕捉（触摸事件是由source1捕捉，包装成事件由source0来处理）

timer：NSTimer、performSelector:withObject:afterDelay:

observer：用于监听RunLoop状态、UI刷新（beforwaiting）、自动释放池（beforewaiting）

8.CGRunLoopObserverRef相关的状态

观测的时间点有这几个：

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    监听全部状态改变

监听runloop的observer的状态如下：

#import "ViewController.h"
 
@interface ViewController ()
 
@end
 
@implementation ViewController
 
void observeRunLoopActicities(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info)
{
    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;
    }
}
 
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    // 创建Observer
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, observeRunLoopActicities, NULL);
    // 添加Observer到RunLoop中
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
    // 释放
    CFRelease(observer);
}
 
@end

通过上面的代码，可以了解runloop模式的切换，以及可以添加定时器查看模式的切换。

9.RunLoop的运行逻辑

image.png

注意：GCD很多时候是不依赖与RunLoop来实现的，当在子线程做耗时操作，在主线程刷新时，才会依赖于RunLoop来实现。

查看源码的大概逻辑如下：

image.png

当runloop休眠的时候，是从用户态切换到了内核态，当有消息唤醒时，就从内核态再切换到用户态中。

10.RunLoop与NSTimer的关系
NSTimer创建之后，需要添加到Runloop中才会工作，RunLoop的主线程默认是默认的模式，而子线程的RunLoop是默认没有开启的。


image.png
+ (NSTimer *)scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti target:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector userInfo:(nullable id)userInfo repeats:(BOOL)yesOrNo

这个方法内部会自动创建定时器对象添加到当前的runloop，并且制定运行模式为默认的，
如果想修改运行模式，可修改成：

//如果想利用上面的那种方法，修改运行模式，可修改成如下
    NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

如果定时器添加到主线程中，则不需要开始runloop，定时器就可以工作，但是如果，直接添加到子线程中，需要手动开启：

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
 
    [self performSelectorInBackground:@selector(RunLoopModeAndTimer) withObject:nil];
 
}
 
- (void)RunLoopModeAndTimer {
 
   //该方法内部会自动创建的定时器对象添加到当前的runloop，并且指定运行模式为默认
   [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
   [[NSRunLoop currentRunLoop] run];  //如果不加这一步，点击界面时，定时器是不工作的，因为定时器对象添加到当前的runloop中，而当前的runloop在子线程中；子线程中的runloop需要手动创建，所以此时定时器不工作。
}
 
- (void)run {
    NSLog(@"run----%@", [NSRunLoop currentRunLoop].currentMode);
}

11.RunLoop的线程保活（常驻线程）
正如上文所说，runLoop与线程是一一对应的关系，如果线程结束，而且RunLoop没有任何的sources0、source1、timer、observer，那么RunLoop会马上退出；如果想让RunLoop不要立马退出，那么就需要添加事件源，RunLoop本身提供了添加事件源的接口，如下：

- (void)addTimer:(NSTimer *)timer forMode:(NSRunLoopMode)mode;
 
- (void)addPort:(NSPort *)aPort forMode:(NSRunLoopMode)mode;
- (void)removePort:(NSPort *)aPort forMode:(NSRunLoopMode)mode;

一般情况下，我们会选择 - (void)addPort:(NSPort *)aPort forMode:(NSRunLoopMode)mode; 这种方法来为线程保活。如果我们在子线程开启一个RunLoop，那么我们不应该调用runloop的run方法，这种开发runloop的方法是无法停止runloop的。

11.1 三种启动RunLoop的方式
通过[NSRunLoop currentRunLoop]或者CFRunLoopGetCurrent()可以获取当前线程的runloop。
启动一个runloop有以下三种方法：

- (void)run;  
 
- (void)runUntilDate:(NSDate *)limitDate；
 
- (void)runMode:(NSString *)mode beforeDate:(NSDate *)limitDate;

这三种方式无论通过哪一种方式启动runloop，如果没有一个输入源或者timer附加于runloop上，runloop就会立刻退出。

(1) 第一种方式，runloop会一直运行下去，在此期间会处理来自输入源的数据，并且会在NSDefaultRunLoopMode模式下重复调用runMode:beforeDate:方法；

(2) 第二种方式，可以设置超时时间，在超时时间到达之前，runloop会一直运行，在此期间runloop会处理来自输入源的数据，并且也会在NSDefaultRunLoopMode模式下重复调用runMode:beforeDate:方法；

(3) 第三种方式，runloop会运行一次，超时时间到达或者第一个input source被处理，则runloop就会退出。

前两种启动方式会重复调用runMode:beforeDate:方法。

11.2 退出RunLoop的方式
第一种启动方式的退出方法

文档说，如果想退出runloop，不应该使用第一种启动方式来启动runloop。

如果runloop没有input sources或者附加的timer，runloop就会退出。
虽然这样可以将runloop退出，但是苹果并不建议我们这么做，因为系统内部有可能会在当前线程的runloop中添加一些输入源，所以通过手动移除input source或者timer这种方式，并不能保证runloop一定会退出。

第二种启动方式runUntilDate:

可以通过设置超时时间来退出runloop。

第三种启动方式runMode:beforeDate:

通过这种方式启动，runloop会运行一次，当超时时间到达或者第一个输入源被处理，runloop就会退出。

如果我们想控制runloop的退出时机，而不是在处理完一个输入源事件之后就退出，那么就要重复调用runMode:beforeDate:，

具体可以参考苹果文档给出的方案，如下：

 NSRunLoop *myLoop  = [NSRunLoop currentRunLoop];
 myPort = (NSMachPort *)[NSMachPort port];
 [myLoop addPort:_port forMode:NSDefaultRunLoopMode];
 
BOOL isLoopRunning = YES; // global
 
while (isLoopRunning && [myLoop runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]]);



//关闭runloop的地方
- (void)quitLoop
 {
    isLoopRunning = NO;
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
}

11.3 总之

如果不想退出runloop可以使用第一种方式启动runloop；
使用第二种方式启动runloop，可以通过设置超时时间来退出；
使用第三种方式启动runloop，可以通过设置超时时间或者使用CFRunLoopStop方法来退出。

11.4 代码演示


#import "ViewController.h"
#import "YZThread.h"
 
@interface ViewController ()
 
@property (nonatomic, strong) YZThread *thread;
@property (nonatomic, assign) BOOL isStop;
 
@end
 
@implementation ViewController
 
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.thread = [[YZThread alloc] initWithBlock:^{
        NSLog(@"begin----");
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        
        while (!weakSelf.isStop){
            NSLog(@"------");
            [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
        }
        NSLog(@"end----");
    }];
    [self.thread start];
    
}
 
- (IBAction)gotoView:(id)sender {
    ViewController *vc = [[ViewController alloc] init];
    [self.navigationController pushViewController:vc animated:YES];
}
 
 
 
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    [self performSelector:@selector(test2) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}
 
- (void)test2 {
    NSLog(@"打印线程 - %@", [NSThread currentThread]);
}
 
- (void)stop {
    self.isStop = YES;
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
}
 
- (void)willMoveToParentViewController:(UIViewController *)parent {
    if (parent == nil) {
        [self performSelector:@selector(stop) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:YES];
    }
}
 
- (void)dealloc {
    NSLog(@"viewcontroller --- dealloc");
}
 
@end

需要注意的是，如果在线程中开启了一个runloop那么就需要查看是否释放内存了。这种方式容易造成内存泄漏或者循环引用，内存一直不释放。

另外，开启runloop时，如果选择NSRunLoopCommonModes 这种模式，那么runloop就是一直在工作，而且程序会卡死！！！只能选中一种模式进入！！！
————————————————

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原文链接：https://blog.csdn.net/lyz0925/article/details/103818848

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