最近项目完成年前的时间也比较轻松，对一些知识就行总结。今天总结的是Runloop.
对于Runloop，在平时项目中用的多吗？为毛，有时候一个项目都看不见一个Runloop的关键词，但面试还一直不断的问？那是因为我们其实使用了它，但它并不是以NSRunloop出现的，而是以其他的一些形式出现。

我们就以最明显的主线程来引出Runloop

int main(int argc, char * argv[]) {
    NSString * appDelegateClassName;
    @autoreleasepool {
        // Setup code that might create autoreleased objects goes here.
        appDelegateClassName = NSStringFromClass([AppDelegate class]);
    }
    return UIApplicationMain(argc, argv, nil, appDelegateClassName);
}

这段代码绝对见过吧，但是点进去看过它具体是怎么实现的吗？
就和网上写的方法，我们打印一下看看结果。

NSLog(@"开始");
    int num=UIApplicationMain(argc, argv, nil, appDelegateClassName);
    NSLog(@"结束");

输出为:2021-01-29 11:11:00.388412+0800 RuntimeDemo[1174:38507] 开始

没打印出结束，这说明这个函数它就一直没结束。具体为什么没执行完的原因是下面这段代码。

void CFRunLoopRun(void) {   /* DOES CALLOUT */
    int32_t result;
    do {
        result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
        CHECK_FOR_FORK();
    } while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}

看不懂do里面的代码没关系，到do-while总能看的懂吧，这是不是就可以回答了为什么一直没结束了。因为它是个死循环啊，就算地球爆炸它也会一直执行下去的啊。
好，这算是引出Runloop了，下面我们从易到难来看看Runloop的实现和底层原理。

什么是Runloop

runloop是通过内部维护的事件循环来对事件/消息进行管理的对象。

Runloop的使用

先来个简单的代码实现

self.num=0;
    NSTimer *time=[NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timebtnclick) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:time forMode:NSDefaultRunLoopMode];
-(void)timebtnclick{
    
    self.num++;
    NSLog(@"---%ld",self.num);
}

这就是一个简单的runloop。上面的NSTime不用说，我们来看看添加time到runloop时的参数。
1.[[NSRunLoop currentRunLoop] ：获取当前runloop，在这也没创建其他的线程和runloop，在上面提到了，app主线程本身就是一个死循环的runloop，所以获取的这个必然就是主任务。
2.time：这个就是所需的时间。至于为什么要添加time，先不着急，下面会一张图就明白了。
3.Mode：NSDefaultRunLoopMode NSRunLoopCommonModes UITrackingRunLoopMode
我们先来看上面三个model。

截屏2021-01-29 下午3.10.20.png

self.num=0;
    NSTimer *time=[NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timebtnclick) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:time forMode:UITrackingRunLoopMode];
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:time forMode:NSDefaultRunLoopMode];

同时把time添加到了默认模式和UI模式。这个运行起来也没什么问题。但 NSRunLoopCommonModes可能更方便。

self.num=0;
    NSTimer *time=[NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timebtnclick) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:time forMode:NSRunLoopCommonModes];

Runloop应用

还是和之前一样，我们先来看它的应用然后在看底层的原理

常驻线程
子线程执行完操作以后就会立即释放。即使强引用子线程也不能给子线程添加操作。下面我们来看段代码

-(IBAction)btnclick:(UIButton *)sender{
    
    [self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    
    //创建子线程并开启
    NSThread *thread=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(show) object:nil];
    self.thread=thread;
    [thread start];
    
}
-(void)show{
    
    //添加一个端口
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    
//    //添加timer
//    NSTimer *timer=[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0f target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];
//    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    //创建监听者
    CFRunLoopObserverRef observer=CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
       
        switch (activity) {
                    case kCFRunLoopEntry:
                        NSLog(@"RunLoop进入");
                        break;
                    case kCFRunLoopBeforeTimers:
                        NSLog(@"RunLoop要处理Timers了");
                        break;
                    case kCFRunLoopBeforeSources:
                        NSLog(@"RunLoop要处理Sources了");
                        break;
                    case kCFRunLoopBeforeWaiting:
                        NSLog(@"RunLoop要休息了");
                        break;
                    case kCFRunLoopAfterWaiting:
                        NSLog(@"RunLoop醒来了");
                        break;
                    case kCFRunLoopExit:
                        NSLog(@"RunLoop退出了");
                        break;

                    default:
                        break;
                }
    });
    //添加监听者
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
    //开启runloop
    [[NSRunLoop currentRunLoop]run];
    CFRelease(observer);
}

-(void)test{
    NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
}

点击屏幕开启子线程并开启Runloop，然后点击button，我们看看打印结果

2021-03-19 16:18:15.170791+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop进入
2021-03-19 16:18:15.171060+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要处理Timers了
2021-03-19 16:18:15.171230+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要处理Sources了
2021-03-19 16:18:15.171343+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要休息了
2021-03-19 16:18:31.043323+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop醒来了
2021-03-19 16:18:31.043712+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要处理Timers了
2021-03-19 16:18:31.043828+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要处理Sources了
2021-03-19 16:18:31.044092+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] <NSThread: 0x283b1d540>{number = 7, name = (null)}
2021-03-19 16:18:31.044213+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop退出了
2021-03-19 16:18:31.044474+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop进入
2021-03-19 16:18:31.044588+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要处理Timers了
2021-03-19 16:18:31.044681+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要处理Sources了
2021-03-19 16:18:31.044776+0800 RuntimeDemo[37765:14285242] RunLoop要休息了

发现runloop处于休眠状态。
图片下载
把setImage放到NSDefaultRunLoopMode去做，在滑动的时候并不会去调用复制图片的方法，而是等到欢动完毕切换到NSDefaultRunLoopMode下才去调用。

[self.img performSelector:@selector(setImage:) withObject:image afterDelay:0 inModes:[NSDefaultRunLoopMode]];
//上面传递过来的image
-(void)setImage:(UIImgae *)image{

}

滚动的ScrollView导致定时器失效
在界面上有一个滚动视图，如果执行一个定时器执行时间，在滚动过程中定时器会失效。这个时候，我们可以把timer注册到NSRunLoopCommonModes，[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
使用GCD创建定时器，GCD创建的定时器不会受到runloop的影响
监测卡顿
卡顿检测在这里先不说，我把它规划到性能优化中去了。
自动释放池
Runloop内部有一个自动释放池，当Runloop开启时，就会自动创建一个自动释放池，当Runloop休眠之前会释放掉自动释放池的东西，然后重新创建一个新的空的自动释放池，当runloop被唤醒执行时Timer source等新的时间会被放到新的自动释放池中，当runloop退出的时候也会被释放。
只有主线程的runloop会默认启动，意味着会自动创建自动释放池，子线程需要在线程调度方法中手动的添加自动释放池。

Runloop的底层原理

Runloop是什么？
Runloop可以理解为运行循环，是线程内一个运行时间处理和响应传入事件的一个循环。它的作用就是为了在有事件到达时唤醒线程一处理各种事件，事件处理完让进入休眠节省CPU资源。
runloop和线程的关系
线程的作用是用来执行一个或者多个任务的，在默认情况下，线程执行完之后就会销毁，那假如我不希望它销毁，该怎么办呢？这也就是我们在一开始提到的线程保活。
1.一条线程对应一个Runloop对象，每条线程都有唯一一个和他对应的Runloop对象
2.主线程的Runloop系统已经自动创建好了，子线程的Runloop需要主动创建
3.Runloop在第一获取时创建，在线程结束时销毁。
4.Runloop并不保证线程的安全。我们只能在当前线程内部操作当前项城的runloop对象，而不能再当前线程内部去操作其他线程的runloop对象。
上面说了runloop和线程的关系，下面我们来看看runloop的中的几个相关类。

runloop结构.png

CFRunLoopRef：代表 RunLoop 的对象
CFRunLoopModeRef：代表 RunLoop 的运行模式
CFRunLoopSourceRef：就是 RunLoop 模型图中提到的输入源 / 事件源
CFRunLoopTimerRef：就是 RunLoop 模型图中提到的定时源
CFRunLoopObserverRef：观察者，能够监听 RunLoop 的状态改变

一个Runloop对象包含了若干个运行模式Model，而在运行模式下有包含了若干个输入源(CFRunLoopSourceRef)、定时源、观察者。
每次runloop启动时，只能指定其中一个运行模式，这个运行模式被称作当前运行模式。
如果需要切换运行模式，只能退出当前的loop，在重新指定一个运行模式。

知道了runloop的结构，我们来具体看看每一个具体是什么？又是怎么实现的。
Observer事件
是观察者，每个 Observer都包含了一个回调（函数指针），当 RunLoop 的状态发生变化时，观察者就能通过回调接受到这个变化。可以观察的时间点有下面几个：

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
};

Timer事件
延迟的performSelector，延迟的dispatch_after，基于时间的触发器，可以与NSTimer进行转换
Source事件
1.Source0事件：非基于port的处理事件，不能主动唤醒休眠中的runloop，需要手动触发。触摸屏幕时，屏幕表面的事件会先包装成Event，event先告诉source1，source1唤醒runloop，然后将事件event分发给source0，然后由source0来处理。
2.Source1事件：基于mach_port的，来自系统内核或其他进程或线程的事件，可以主动的唤醒休眠中的Runloop
block事件
费延迟的performSelector，非延迟的dispatch_after，block回调。
Main_Dispatch_Queue事件
GCD中main queue的block会被dispatch到main loop执行。
知道了上面这些知识点，我们再来看下Runloop的处理逻辑流程图。

流程图.png