RunLoop运行循环机制

基本概念

进程

进程是指在系统中正在运行的一个应用程序，而且每个进程之间是独立的，它们都运行在其专用且受保护的内存空间内，比如同时打开迅雷、Xcode，系统就会分别启动两个进程。

线程

一个人进程如果想要执行任务，必须得有至少一条线程，进程的所有任务都会在线程中执行，比如使用网易云音乐播放音乐，使用迅雷下载电影，都需要在线程中执行。

主线程

iOS 程序运行后，系统会默认开启一条线程，称为“主线程”或者“UI 线程”，主线程是用来显示/刷新 UI 界面，处理 UI 事件的。

简介

运行循环、跑圈

总结下来，RunLoop 的作用主要体现在三方面：

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：该做事的时候做事，该休息的时候休息

就是说，如果没有 RunLoop 程序一运行就结束了，你根本不可能看到持续运行的 app。

iOS中有2套API访问和使用RunLoop

Foundation：NSRunLoop

Core Foundation: CFRunLoopRef

NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC包装，因此我们需要研究CFRunLoopRef层面的API(Core Foundation层面)

关于 RunLoop 的源码请看这里

RunLoop与线程

源码中，关于创建线程的核心代码如下：

// should only be called by Foundation

// t==0 is a synonym for "main thread" that always works

CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {

if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {

t = pthread_main_thread_np();

}

__CFLock(&loopsLock);

if (!__CFRunLoops) { // 如果没有线程，则要创建线程

__CFUnlock(&loopsLock);

// 创建一个可变字典

CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);

// 将主线程放进去，创建 RunLoop(也就是说，创建哪个线程的 RunLoop 需要将线程作为参数传入)

CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());

// 将主线程的 RunLoop 和主线程以 key/value 的形式保存。

// 因此由此可以看出，一条线程和一个 RunLoop 是一一对应的

CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);

if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {

CFRelease(dict);

}

CFRelease(mainLoop);

__CFLock(&loopsLock);

}

// 当你输入 cunrrentRunLoop 时，会通过当前线程这个 key，在字典中寻找对应的 RunLoop

CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));

__CFUnlock(&loopsLock);

// 如果没有在字典中找到

if (!loop) {

// 则重新创建一个 RunLoop

CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);

__CFLock(&loopsLock);

// 然后将 RunLoop 和线程以 key/value 的形式保存

// 再一次验证了 RunLoop 和 key 是一一对应的

loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));

if (!loop) {

CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);

loop = newLoop;

}

// don't release run loops inside the loopsLock, because CFRunLoopDeallocate may end up taking it

__CFUnlock(&loopsLock);

CFRelease(newLoop);

}

if (pthread_equal(t, pthread_self())) {

_CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL);

if (0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)) {

_CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr, (void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-1), (void (*)(void *))__CFFinalizeRunLoop);

}

return loop;

}

程序启动时，系统会自动创建主线程的 RunLoop

每一条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象

主线程的RunLoop已经自动创建好了，子线程的RunLoop需要手动创建

RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁

代码：

// 获取当前的线程的RunLoop对象，注意RunLoop是懒加载，currentRunLoop时会自动创建对象

[NSRunLoop currentRunLoop];

// 获取主线程的RunLoop对象

[NSRunLoop mainRunLoop];

// 如果是 CF 层面

CFRunLoopGetCurrent();

CFRunLoopGetMain();

RunLoop相关类

通过：

NSLog(@"%@", [NSRunLoop mainRunLoop]);

可以对 RunLoop 内部一览无余

Core Foundation中关于RunLoop的5个类：

CFRunLoopRef

CFRunLoopModeRef

CFRunLoopSourceRef

CFRunLoopObserverRef

RunLoop 想要跑起来，必须有 Mode 对象支持，而 Mode 里面必须有

(NSSet *)Source、(NSArray *)Timer，源和定时器。

至于另外一个类(NSArray *)observer是用于监听 RunLoop 的状态，因此不会激活RunLoop。

CFRunLoopModeRef

CFRunLoopModeRef 代表 RunLoop 的运行模式

每个 RunLoop 都包含若干个 Mode ，每个 Mode 又包含若干个 Source/Timer/Observer，每次

RunLoop 启动时，只能指定其中一个 Mode，这个 Mode 被称作CurrentMode，如果需要切换 Mode，只能退出

Loop，再重新指定一个 Mode 进入，这样做主要是为了分隔开不同组的 Source/Timer/Observer，让其互不影响(可以通过切换

Mode，完成不同的 timer/source/observer)。

[NSRunLoop currentRunLoop].currentMode; // 获取当前运行模式

[[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];

系统默认注册了5个Mode：

NSDefaultRunLoopMode：App 的默认 Mode，通常主线程是在这个 Mode 下运行(默认情况下运行)

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(操作 UI 界面的情况下运行)

UIInitializationRunLoopMode：在刚启动 App 时进入的第一个 Mode，启动完成后就不再使用

GSEventReceiveRunLoopMode：接受系统事件的内部 Mode，通常用不到(绘图服务)

NSRunLoopCommonModes：这是一个占位用的 Mode，不是一种真正的 Mode (RunLoop无法启动该模式，设置这种模式下，默认和操作 UI 界面时线程都可以运行，但无法改变 RunLoop 同时只能在一种模式下运行的本质)

下面主要区别 NSDefaultRunLoopMode 和 UITrackingRunLoopMode 以及 NSRunLoopCommonModes。请看以下代码：

- (void)viewDidLoad {

[super viewDidLoad];

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

// 在默认模式下添加的 timer 当我们拖拽 textView 的时候，不会运行 run 方法

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

// 在 UI 跟踪模式下添加 timer 当我们拖拽 textView 的时候，run 方法才会运行

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

// timer 可以运行在两种模式下，相当于上面两句代码写在一起

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

}

- (void)run

{

NSLog(@"--------run");

}

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

[self performSelectorOnMainThread:@selector(run) withObject:nil waitUntilDone:YES modes:@[UITrackingRunLoopMode]];

[self performSelectorOnMainThread:@selector(run) withObject:nil waitUntilDone:YES modes:@[NSRunLoopCommonModes]];

CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopTimerRef 是基于事件的触发器

CFRunLoopTimerRef 基本上就是 NSTimer，它受 RunLoop的Mode 影响

创建 Timer 有两种方式，下面的这种方式必须手动添加到 RunLoop 中去才会被调用

// 这种方式创建的timer 必须手动添加到RunLoop中去才会被调用

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(time) userInfo:nil repeats:YES];

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer

forMode:NSDefaultRunLoopMode];

// 同时让RunLoop跑起来

[[NSRunLoop currentRunLoop] run];

而通过scheduledTimer创建 Timer 一开始就会自动被添加到当前线程并且以

NSDefaultRunLoopMode模式运行起来，代码如下：

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

注意：调用了 scheduledTimer 返回的定时器，已经自动被添加到当前

runLoop 中，而且是 NSDefaultRunLoopMode ，想让上述方法起作用，

必须先让添加了上述 timer的RunLoop 对象 run 起来，通过

scheduledTimerWithTimeInterval 创建的 timer 可以通过以下方法修改 mode

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer2 forMode:UITrackingRunLoopMode];

注意： GCD的定时器不受RunLoop的Mode影响

CADisplayLink *display = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(run)];

注意：CADisplayLink ，也是在 Runloop 下运行的，

有一个方法可以将CADisplayLink 对象添加到一个 Runloop 对象中去

[display addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

CFRunLoopSourceRef

CFRunLoopSourceRef 其实是事件源(输入源)

按照官方文档，Source的分类

Port-Based Sources：基于端口的：跟其他线程进行交互的，Mac内核发过来一些消息

Custom Input Sources：自定义输入源

Cocoa Perform Selector Sources(self performSelector:...)

按照函数调用栈，Source的分类

Source0：非基于Port的(触摸事件、按钮点击事件)

Source1：基于Port的，通过内核和其他线程通信，接收分发系统事件

(触摸硬件，通过 Source1 接收和分发系统事件到 Source0 处理)

为了搞清楚，Source 是如何通过函数调用栈来传递事件的，我们做如下实验：

我们可以看到，从程序启动 start 开始，函数调用栈在监听到事件点击后，会一路往下，一直到-buttonClick:方法，中间会经过CFRunLoopSource0，这说明我们的按钮点击事件是属于 Source0 的。

而 Source1 是基于 Port 的，就是说，Source1 是和硬件交互的，触摸首先在屏幕上被包装成一个 event 事件，再通过 Source1 进行分发到 Source0，最后通过 Source0 进行处理。

CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopObserverRef 是观察者，能够监听 RunLoop 的状态改变，主要监听以下几个时间节点：

/* Run Loop Observer Activities */

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity)

{

kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), // 1 即将进入 Loop

kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), // 2 即将处理 Timer

kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 4 即将处理 Source

kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 32 即将进入休眠

kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), // 64 刚从休眠中唤醒

kCFRunLoopExit = (1UL << 7), // 128 即将退出 Loop

kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU // 监听所有事件

};

// 1.创建观察者监听 RunLoop

// 参1: 有个默认值 CFAllocatorRef :CFAllocatorGetDefault()

// 参2: CFOptionFlags activities 监听RunLoop的活动枚举见上面

// 参3: 重复监听 Boolean repeats YES

// 参4: CFIndex order 传0

CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {

// 该方法可以在添加timer之前做一些事情，在添加source之前做一些事情

NSLog(@"%zd", activity);

});

// 2.添加观察者，监听当前的RunLoop对象

CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);

// CF层面的东西凡是带有create、copy、retain等字眼的函数在CF中要进行内存管理

CFRelease(observer);

通过打印可以观察的 RunLoop 的状态

补充：在进入第一个阶段前，会先判断当前 RunLoop 空不空，如果是空的直接来到10阶段！

RunLoop的应用

NSTimer

需求让定时器在其他线程开启

NSBlockOperation *block = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{

// 这种方式创建的timer 必须手动添加到Runloop中去才会被调用

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(time) userInfo:nil repeats:YES];

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

// 同时让RunLoop跑起来

[[NSRunLoop currentRunLoop] run];

}];

[[[NSOperationQueue alloc] init] addOperation:block];

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

[[NSRunLoop currentRunLoop] run];

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer2 forMode:UITrackingRunLoopMode];

ImageView:显示performSelector

需求

有时候，用户拖拽scrollView的时候，mode:UITrackingRunLoopMode，显示图片，如果图片很大，会渲染比较耗时，造成不好的体验，因此，设置当用户停止拖拽的时候再显示图片，进行延迟操作

方法1：设置scrollView的delegate 当停止拖拽的时候做一些事情

方法2：使用performSelector 设置模式为default模式，则显示图片这段代码只能在RunLoop切换模式之后执行

// 加载比较大的图片时，

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event

{

// inModes 传入一个 mode 数组，这句话的意思是

// 只有在 NSDefaultRunLoopMode 模式下才会执行 seletor 的方法显示图片

[self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"avater"] afterDelay:3.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

}

效果为：当用户点击之后，下载图片，但是图片太大，不能及时下载。这时用户可能会做些其他 UI 操作，比如拖拽，但是如果用户正在拖拽浏览其他的东西时，图片下载完毕了，此时如果要渲染显示，会造成不好的用户体验，所以当用户拖拽完毕后，显示图片。

这是因为，用户拖拽，处于 UITrackingRunLoopMode 模式下，所以图片不会显示。

常驻线程

需求：

搞一个线程一直存在，一直在后台做一些操作比如监听某个状态，比如监听是否联网。

- (void)viewDidLoad {

[super viewDidLoad];

// 需求:搞一个线程一直不死，一直在后台做一些操作比如监听某个状态，比如监听是否联网。

// 需要在线程中开启一个RunLoop 一个线程对应一个RunLoop 所以获得当前RunLoop就会自己创建RunLoop

NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run2) object:nil];

self.thread = thread;

[thread start];

}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event

{

[self performSelector:@selector(run) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];

}

- (void)run2

{

NSLog(@"----------");

* 创建RunLoop，如果RunLoop内部没有添加任何Source Timer

* 会直接退出循环，因此需要自己添加一些source才能保持RunLoop运转

[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

// [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];

[[NSRunLoop currentRunLoop] run];

NSLog(@"-----------22222222");

}

从 RunLoop 的源码看来，如果一个 RunLoop 中没有添加任何的 Source Timer，会直接退出循环。

自动释放池

RunLoop循环时，在进入睡眠之前会清掉自动释放池，并且创建一个新的释放池，用于内部变量的销毁。

在子线程开RunLoop的时候一定要自己写一个@autoreleasepool，一个RunLoop对应一条线程，自动释放吃是针对当前线程里面的对象。

- (void)viewDidLoad {

[super viewDidLoad];

NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(excute) object:nil];

self.thread = thread;

[thread start];

}

- (void)excute

{

@autoreleasepool {

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(text) userInfo:nil repeats:YES];

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

[[NSRunLoop currentRunLoop] run];

}

这样保证了内存安全。

文本代码：RunLoop

最后编辑于：2017.12.10 21:35:45

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