RunLoop

文中Demo地址：YSC-RunLoopDemo

1. RunLoop简介

1.1 什么是RunLoop？

能够理解为字面意思：Run表示运行，Loop表示循环。结合在一块儿就是运行的循环的意思。哈哈，我更愿意翻译为『跑圈』。直观理解就像是不停的跑圈。

RunLoop其实是一个对象，这个对象在循环中用来处理程序运行过程当中出现的各类事件（好比说触摸事件、UI刷新事件、定时器事件、Selector事件），从而保持程序的持续运行；并且在没有事件处理的时候，会进入睡眠模式，从而节省CPU资源，提升程序性能。

1.2 RunLoop和线程

RunLoop和线程是息息相关的，咱们知道线程的做用是用来执行特定的一个或多个任务，可是在默认状况下，线程执行完以后就会退出，就不能再执行任务了。这时咱们就须要采用一种方式来让线程可以处理任务，并不退出。因此，咱们就有了RunLoop。

1. 一条线程对应一个RunLoop对象，每条线程都有惟一一个与之对应的RunLoop对象。
2. 咱们只能在当前线程中操做当前线程的RunLoop，而不能去操做其余线程的RunLoop。
3. RunLoop对象在第一次获取RunLoop时建立，销毁则是在线程结束的时候。
4. 主线程的RunLoop对象系统自动帮助咱们建立好了(原理以下)，而子线程的RunLoop对象须要咱们主动建立。

1.3 默认状况下主线程的RunLoop原理

咱们在启动一个iOS程序的时候，系统会调用建立项目时自动生成的main.m的文件。main.m文件以下所示：

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

其中UIApplicationMain函数内部帮咱们开启了主线程的RunLoop，UIApplicationMain内部拥有一个无线循环的代码。上边的代码中开启RunLoop的过程能够简单的理解为以下代码：

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int main(int argc, char * argv[]) { BOOL running = YES; do { // 执行各类任务，处理各类事件 // ...... } while (running); return 0; }

从上边可看出，程序一直在do-while循环中执行，因此UIApplicationMain函数一直没有返回，咱们在运行程序以后程序不会立刻退出，会保持持续运行状态。

下图是苹果官方给出的RunLoop模型图。

从上图中能够看出，RunLoop就是线程中的一个循环，RunLoop在循环中会不断检测，经过Input sources（输入源）和Timer sources（定时源）两种来源等待接受事件；而后对接受到的事件通知线程进行处理，并在没有事件的时候进行休息。

2. RunLoop相关类

下面咱们来了解一下Core Foundation框架下关于RunLoop的5个类，只有弄懂这几个类的含义，咱们才能深刻了解RunLoop运行机制。

1. CFRunLoopRef：表明RunLoop的对象
2. CFRunLoopModeRef：RunLoop的运行模式
3. CFRunLoopSourceRef：就是RunLoop模型图中提到的输入源/事件源
4. CFRunLoopTimerRef：就是RunLoop模型图中提到的定时源
5. CFRunLoopObserverRef：观察者，可以监听RunLoop的状态改变

下边详细讲解下几种类的具体含义和关系。

先来看一张表示这5个类的关系图（来源：https://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/）。

接着来说解这5个类的相互关系（来源：https://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/），这篇文章总结的特别好，就拿来参考一下，有兴趣的朋友能够去看看，写的很好。

一个RunLoop对象（CFRunLoopRef）中包含若干个运行模式（CFRunLoopModeRef）。而每个运行模式下又包含若干个输入源（CFRunLoopSourceRef）、定时源（CFRunLoopTimerRef）、观察者（CFRunLoopObserverRef）。

• 每次RunLoop启动时，只能指定其中一个运行模式（CFRunLoopModeRef），这个运行模式（CFRunLoopModeRef）被称做CurrentMode。
• 若是须要切换运行模式（CFRunLoopModeRef），只能退出Loop，再从新指定一个运行模式（CFRunLoopModeRef）进入。
• 这样作主要是为了分隔开不一样组的输入源（CFRunLoopSourceRef）、定时源（CFRunLoopTimerRef）、观察者（CFRunLoopObserverRef），让其互不影响 。

下边咱们来详细讲解下这五个类：

2.1 CFRunLoopRef

CFRunLoopRef就是Core Foundation框架下RunLoop对象类。咱们可经过如下方式来获取RunLoop对象：

• Core Foundation
  • CFRunLoopGetCurrent(); // 得到当前线程的RunLoop对象
  • CFRunLoopGetMain(); // 得到主线程的RunLoop对象

固然，在Foundation框架下获取RunLoop对象类的方法以下：

• Foundation
  • [NSRunLoop currentRunLoop]; // 得到当前线程的RunLoop对象
  • [NSRunLoop mainRunLoop]; // 得到主线程的RunLoop对象

2.2 CFRunLoopModeRef

系统默认定义了多种运行模式（CFRunLoopModeRef），以下：

1. kCFRunLoopDefaultMode：App的默认运行模式，一般主线程是在这个运行模式下运行
2. UITrackingRunLoopMode：跟踪用户交互事件（用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其余Mode影响）
3. UIInitializationRunLoopMode：在刚启动App时第进入的第一个 Mode，启动完成后就再也不使用
4. GSEventReceiveRunLoopMode：接受系统内部事件，一般用不到
5. kCFRunLoopCommonModes：伪模式，不是一种真正的运行模式（后边会用到）

其中kCFRunLoopDefaultMode、UITrackingRunLoopMode、kCFRunLoopCommonModes是咱们开发中须要用到的模式，具体使用方法咱们在 2.3 CFRunLoopTimerRef 中结合CFRunLoopTimerRef来演示说明。

2.3 CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopTimerRef是定时源（RunLoop模型图中提到过），理解为基于时间的触发器，基本上就是NSTimer（哈哈，这个理解就简单了吧）。

下面咱们来演示下CFRunLoopModeRef和CFRunLoopTimerRef结合的使用用法，从而加深理解。

1. 首先咱们新建一个iOS项目，在Main.storyboard中拖入一个Text View。

2. 在ViewController.m文件中加入如下代码，Demo中请调用[self ShowDemo1];来演示。

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   - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; // 定义一个定时器，约定两秒以后调用self的run方法 NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES]; // 将定时器添加到当前RunLoop的NSDefaultRunLoopMode下 [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode]; } - (void)run { NSLog(@"---run"); }

3. 而后运行，这时候咱们发现若是咱们不对模拟器进行任何操做的话，定时器会稳定的每隔2秒调用run方法打印。

4. 可是当咱们拖动Text View滚动时，咱们发现：run方法不打印了，也就是说NSTimer不工做了。而当咱们松开鼠标的时候，NSTimer就又开始正常工做了。

这是由于：

• 当咱们不作任何操做的时候，RunLoop处于NSDefaultRunLoopMode下。
• 而当咱们拖动Text View的时候，RunLoop就结束NSDefaultRunLoopMode，切换到了UITrackingRunLoopMode模式下，这个模式下没有添加NSTimer，因此咱们的NSTimer就不工做了。
• 但当咱们松开鼠标的时候，RunLoop就结束UITrackingRunLoopMode模式，又切换回NSDefaultRunLoopMode模式，因此NSTimer就又开始正常工做了。

你能够试着将上述代码中的[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];语句换为[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];，也就是将定时器添加到当前RunLoop的UITrackingRunLoopMode下，你就会发现定时器只会在拖动Text View的模式下工做，而不作操做的时候定时器就不工做。

那难道咱们就不能在这两种模式下让NSTimer都能正常工做吗？

固然能够，这就用到了咱们以前说过的伪模式（kCFRunLoopCommonModes），这其实不是一种真实的模式，而是一种标记模式，意思就是能够在打上Common Modes标记的模式下运行。

那么哪些模式被标记上了Common Modes呢？

NSDefaultRunLoopMode 和 UITrackingRunLoopMode。

因此咱们只要咱们将NSTimer添加到当前RunLoop的kCFRunLoopCommonModes（Foundation框架下为NSRunLoopCommonModes）下，咱们就可让NSTimer在不作操做和拖动Text View两种状况下愉快的正常工做了。

具体作法就是讲添加语句改成[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

既然讲到了NSTimer，这里顺便讲下NSTimer中的scheduledTimerWithTimeInterval方法和RunLoop的关系。添加下面的代码：

1	[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

这句代码调用了scheduledTimer返回的定时器，NSTimer会自动被加入到了RunLoop的NSDefaultRunLoopMode模式下。这句代码至关于下面两句代码：

1 2	NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES]; [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

2.4 CFRunLoopSourceRef

CFRunLoopSourceRef是事件源（RunLoop模型图中提到过），CFRunLoopSourceRef有两种分类方法。

• 第一种按照官方文档来分类（就像RunLoop模型图中那样）：
  • Port-Based Sources（基于端口）
  • Custom Input Sources（自定义）
  • Cocoa Perform Selector Sources
• 第二种按照函数调用栈来分类：
  • Source0 ：非基于Port
  • Source1：基于Port，经过内核和其余线程通讯，接收、分发系统事件

这两种分类方式其实没有区别，只不过第一种是经过官方理论来分类，第二种是在实际应用中经过调用函数来分类。

下边咱们举个例子大体来了解一下函数调用栈和Source。

1. 在咱们的项目中的Main.storyboard中添加一个Button按钮，并添加点击动做。

2. 而后在点击动做的代码中加入一句输出语句，并打上断点，以下图所示：

3. 而后运行程序，并点击按钮。

4. 而后在项目中单击下下图红色部分。

5. 能够看到以下图所示就是点击事件产生的函数调用栈。

因此点击事件是这样来的：

1. 首先程序启动，调用16行的main函数，main函数调用15行UIApplicationMain函数，而后一直往上调用函数，最终调用到0行的BtnClick函数，即点击函数。

2. 同时咱们能够看到11行中有Sources0，也就是说咱们点击事件是属于Sources0函数的，点击事件就是在Sources0中处理的。

3. 而至于Sources1，则是用来接收、分发系统事件，而后再分发到Sources0中处理的。

2.5 CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopObserverRef是观察者，用来监听RunLoop的状态改变

CFRunLoopObserverRef能够监听的状态改变有如下几种：

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typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) { kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), // 即将进入Loop：1 kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), // 即将处理Timer：2 kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即将处理Source：4 kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 即将进入休眠：32 kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), // 即将从休眠中唤醒：64 kCFRunLoopExit = (1UL << 7), // 即将从Loop中退出：128 kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU // 监听所有状态改变 };

下边咱们经过代码来监听下RunLoop中的状态改变。

1. 在ViewController.m中添加以下代码，Demo中请调用[self showDemo2];方法。

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   - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; // 建立观察者 CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) { NSLog(@"监听到RunLoop发生改变---%zd",activity); }); // 添加观察者到当前RunLoop中 CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode); // 释放observer，最后添加完须要释放掉 CFRelease(observer); }

2. 而后运行，看下打印结果，以下图。

能够看到RunLoop的状态在不断的改变，最终变成了状态 32，也就是即将进入睡眠状态，说明RunLoop以后就会进入睡眠状态。

3. RunLoop原理

好了，五个类都讲解完了，下边开始放大招了。这下咱们就能够来理解RunLoop的运行逻辑了。

下边上一张以前提到的文章中博主提供的运行逻辑图（来源：https://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/）

这张图对于咱们理解RunLoop来讲太有帮助了，下边咱们能够来讲下官方文档给咱们的RunLoop逻辑。

在每次运行开启RunLoop的时候，所在线程的RunLoop会自动处理以前未处理的事件，而且通知相关的观察者。

具体的顺序以下：

1. 通知观察者RunLoop已经启动
2. 通知观察者即将要开始的定时器
3. 通知观察者任何即将启动的非基于端口的源
4. 启动任何准备好的非基于端口的源
5. 若是基于端口的源准备好并处于等待状态，当即启动；并进入步骤9
6. 通知观察者线程进入休眠状态
7. 将线程置于休眠知道任一下面的事件发生：
   • 某一事件到达基于端口的源
   • 定时器启动
   • RunLoop设置的时间已经超时
   • RunLoop被显示唤醒
8. 通知观察者线程将被唤醒
9. 处理未处理的事件
   • 若是用户定义的定时器启动，处理定时器事件并重启RunLoop。进入步骤2
   • 若是输入源启动，传递相应的消息
   • 若是RunLoop被显示唤醒并且时间还没超时，重启RunLoop。进入步骤2
10. 通知观察者RunLoop结束。

4. RunLoop实战应用

哈哈，讲了这么多云里雾里的原理知识，下边终于到了实战应用环节。

光弄懂是没啥用的，可以实战应用才是硬道理。下面讲解一下RunLoop的几种应用。

4.1 NSTimer的使用

NSTimer的使用方法在讲解CFRunLoopTimerRef类的时候详细讲解过，具体参考上边 2.3 CFRunLoopTimerRef。

4.2 ImageView推迟显示

有时候，咱们会遇到这种状况：
当界面中含有UITableView，并且每一个UITableViewCell里边都有图片。这时候当咱们滚动UITableView的时候，若是有一堆的图片须要显示，那么可能会出现卡顿的现象。

怎么解决这个问题呢？

这时候，咱们应该推迟图片的显示，也就是ImageView推迟显示图片。有两种方法：

1. 监听UIScrollView的滚动

由于UITableView继承自UIScrollView，因此咱们能够经过监听UIScrollView的滚动，实现UIScrollView相关delegate便可。

2. 利用PerformSelector设置当前线程的RunLoop的运行模式

利用performSelector方法为UIImageView调用setImage:方法，并利用inModes将其设置为RunLoop下NSDefaultRunLoopMode运行模式。代码以下：

1	[self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"tupian"] afterDelay:4.0 inModes:NSDefaultRunLoopMode];

下边利用Demo演示一下该方法。

1. 在项目中的Main.storyboard中添加一个UIImageView，并添加属性，并简单添加一下约束（否则没法显示）以下图所示。

2. 在项目中拖入一张图片，好比下图。

3. 而后咱们在touchesBegan方法中添加下面的代码，在Demo中请在touchesBegan中调用[self showDemo3];方法。

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   - (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event { [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"tupian"] afterDelay:4.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]]; }

4. 运行程序，点击一下屏幕，而后拖动UIText View，拖动4秒以上，发现过了4秒以后，UIImageView尚未显示图片，当咱们松开的时候，则显示图片，效果以下：

这样咱们就实现了在拖动完以后，在延迟显示UIImageView。

4.3 后台常驻线程（很经常使用）

咱们在开发应用程序的过程当中，若是后台操做特别频繁，常常会在子线程作一些耗时操做（下载文件、后台播放音乐等），咱们最好能让这条线程永远常驻内存。

那么怎么作呢？

添加一条用于常驻内存的强引用的子线程，在该线程的RunLoop下添加一个Sources，开启RunLoop。

具体实现过程以下：

1. 在项目的ViewController.m中添加一条强引用的thread线程属性，以下图：

2. 在viewDidLoad中建立线程self.thread，使线程启动并执行run1方法，代码以下。在Demo中，请在viewDidLoad调用[self showDemo4];方法。

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   - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; // 建立线程，并调用run1方法执行任务 self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run1) object:nil]; // 开启线程 [self.thread start]; } - (void) run1 { // 这里写任务 NSLog(@"----run1-----"); // 添加下边两句代码，就能够开启RunLoop，以后self.thread就变成了常驻线程，可随时添加任务，并交于RunLoop处理 [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode]; [[NSRunLoop currentRunLoop] run]; // 测试是否开启了RunLoop，若是开启RunLoop，则来不了这里，由于RunLoop开启了循环。 NSLog(@"未开启RunLoop"); }

3. 运行以后发现打印了—-run1—–，而未开启RunLoop则未打印。

这时，咱们就开启了一条常驻线程，下边咱们来试着添加其余任务，除了以前建立的时候调用了run1方法，咱们另外在点击的时候调用run2方法。

那么，咱们在touchesBegan中调用PerformSelector，从而实如今点击屏幕的时候调用run2方法。Demo地址。具体代码以下：

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- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event { // 利用performSelector，在self.thread的线程中调用run2方法执行任务 [self performSelector:@selector(run2) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO]; } - (void) run2 { NSLog(@"----run2------"); }

通过运行测试，除了以前打印的—-run1—–，每当咱们点击屏幕，都能调用—-run2——。 这样咱们就实现了常驻线程的需求。