1.什么是RunLoop

• RunLoop 实际上是一个对象，这个对象在循环中用来处理程序运行过程中出现的各种事件（比如说触摸事件、UI刷新事件、定时器事件、Selector事件），从而保持程序的持续运行。
• NSRunLoop是iOS的消息处理模式,
• RunLoop是iOS里线程的一部分,任何线程,包括主线程都包含了一个Run Loop对象。
• RunLoop的作用相当于在线程上维持一个类似while的死循环，在这个循环里内部不断的处理各种任务(比如:source/timer/Observer),并且在不执行任务时，RunLoop 会让线程进入睡眠状态(不占用CPU资源)。当事件源发生时RunLoop会唤醒线程来处理事件

2.RunLoop和线程的关系

2.1 RunLoop和线程是一一对应的。
2.2 RunLoop是来管理线程的，如果没有RunLoop，那么线程执行完任务就会结束。
2.3 线程销毁前,会先释放这个线程所对应的RunLoop.
2.4 主线程的 RunLoop 对象系统自动帮助我们创建好了，而子线程的 RunLoop对象需要我们主动创建和维护。

3.主线程的 RunLoop 原理

在启动iOS程序的时候，系统会调用创建项目时自动生成的 main.m 的文件。其中 UIApplicationMain 函数内部帮我们开启了主线程的 RunLoop，UIApplicationMain 内部拥有一个无限循环的代码，只要程序不退出/崩溃，它就一直循环。

4.RunLoop什么情况下使用

• 线程中使用ports 或 input sources 和其他线程通信
• 在线程中使用timers // 如果不启动runloop，timer的事件是不会响应的
• 在Cocoa 应用中使用performSelector…方法 // 应该是performSelector…这种方法会启动一个线程并启动run loop
• 让线程执行一个周期性的任务
• 可以控制定时器在特定模式下执行
• 可以让某些事件（行为、任务）在特定模式下执行
• 可以添加Observer监听RunLoop的状态，比如监听点击事件的处理（在所有点击事件之前做一些事情）

5.RunLoop 相关类

Run Loop Mode是一个集合，包括监听：事件源，定时器，以及需通知的runloop observers，Core Foundation框架下关于 RunLoop 有 5 个类：

• 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

RunLoop 相关类.jpg

5.1 相关类之间的关系

• 一个RunLoop对象（CFRunLoopRef）中包含若干个运行模式（CFRunLoopModeRef）。而每一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）被称作当前运行模式（CurrentMode）。只有与这个mode关联的事件源才会被监听并被允许分发事件，同理，也只有与这个mode关联的observer才会被通知，否则就处于暂停状态。

• 如果需要切换运行模式（CFRunLoopModeRef），只能退出当前 Loop，再重新指定一个运行模式（CFRunLoopModeRef）进入。这样做主要是为了分隔开不同组的输入源（CFRunLoopSourceRef）、定时源（CFRunLoopTimerRef）、观察者（CFRunLoopObserverRef），让其互不影响 。

5.2 CFRunLoopRef 类

CFRunLoopRef 是 Core Foundation 框架下 RunLoop 对象类,在Foundation 框架下 RunLoop 对象类是NSRunLoop。
我们可通过以下方式来获取 RunLoop 对象：

Core Foundation
CFRunLoopGetCurrent(); // 获得当前线程的 RunLoop 对象
CFRunLoopGetMain(); // 获得主线程的 RunLoop 对象

Foundation
[NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的 RunLoop 对象
[NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的 RunLoop 对象

5.3 CFRunLoopModeRef类

系统默认定义了多种运行模式（CFRunLoopModeRef），如下：

• kCFRunLoopDefaultMode：App的默认运行模式，通常主线程是在这个运行模式下运行
• UITrackingRunLoopMode：跟踪用户交互事件（例如 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他Mode影响）
• UIInitializationRunLoopMode：在刚启动App时第进入的第一个 Mode，启动完成后就不再使用
• GSEventReceiveRunLoopMode：接受系统内部事件，通常用不到
• kCFRunLoopCommonModes：伪模式，不是一种真正的运行模式

其中kCFRunLoopDefaultMode、UITrackingRunLoopMode、kCFRunLoopCommonModes是我们开发中需要用到的模式。

5.4 CFRunLoopTimerRef类

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。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    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");
}

但当页面有像ScrollView、’Text View滚动时，run方法不打印了，当松开鼠标的时候，NSTimer就又开始正常工作了。这是因为：
当我们不做任何操作的时候，RunLoop处于NSDefaultRunLoopMode下。
而当我们拖动的时候，RunLoop就结束NSDefaultRunLoopMode，切换到了UITrackingRunLoopMode模式下，这个模式下没有添加NSTimer，所以NSTimer就不工作。
但当我们松开鼠标的时候，RunLoop就结束UITrackingRunLoopMode模式，又切换回NSDefaultRunLoopMode模式，所以NSTimer就又开始正常工作。
将上述代码改为

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

伪模式（kCFRunLoopCommonModes），这其实不是一种真实的模式，而是一种标记模式，意思就是可以在打上Common Modes(NSDefaultRunLoopMode 和 UITrackingRunLoopMode。)标记的模式下运行。

5.5 CFRunLoopSourceRef类

CFRunLoopSourceRef是事件源，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）
  基于端口的input source监听程序的Mach Ports，由系统内核来自动通知它。自定义的input source则需要手动从其他线程通知它。
• Custom Input Sources（自定义）
• Cocoa Perform Selector Sources
  perform selector source会在调用selector后把自己从run loop中移除出去。

第二种按照函数调用栈来分类：

• Source0 ：非基于Port,处理App内部事件,App自己负责管理(触发),如UIEvent,CFSocket
• Source1：基于Port，通过内核和其他线程通信，接收、分发系统事件,由RunLoop和内核管理,Mach port驱动 如CFMach、CFMessage
  这两种分类方式其实没有区别，只不过第一种是通过官方理论来分类，第二种是在实际应用中通过调用函数来分类。

runloop模型 图.jpg

上面图中展示了Run Loop的概念结构及各种事件源。

其中input source分发异步事件给相应的处理程序并且调用runUntilDate:方法（这个方法会在该线程关联的NSRunLoop对象上被调用）来退出其Run Loop。

timer source分发事件到相应的处理程序，但不会引起Run Loop退出。
Run Loop除了处理各种事件外，同时会生成关于Run Loop行为相关的通知(Notifications)，注册run-loop observers可以接收到这些通知并根据情况去在线程上做相应的处理。

• iOS 中所有的事件监听全部由运行循环负责。这个循环专门用来接收、处理App中的各种事件、事件源：
  (比如 触摸事件,定时器事件,Selector事件，通知）绑定的线程去执行这个事件.
• Run loop同时也负责autorelease pool的创建和释放。
• NSRunLoop的作用在于有事情做的时候使的当前NSRunLoop的线程工作，没有事情做让当前NSRunLoop的线程休眠,节省CPU资源,提高程序性能:该做事时做事,该休息时休息。
  用于分发同步事件，通常这些事件发生在特定时间或者重复的时间间隔上，比如：[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:target:selector:...]

5.6 CFRunLoopObserverRef类

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

CFRunLoopObserverRef可以监听的状态改变有以下几种：

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       // 监听全部状态改变  
};

通过代码来监听下RunLoop中的状态改变

-(void)observer{
    //创建一个监听对象
    /*
     第一个参数:分配存储空间的
     第二个参数:要监听的状态 kCFRunLoopAllActivities 所有状态
     第三个参数:是否要持续监听
     第四个参数:优先级
     第五个参数:回调
     */
    CFRunLoopObserverRef observer =  CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        
        switch (activity) {
            case kCFRunLoopEntry:
                NSLog(@"runloop进入");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeTimers:
                NSLog(@"runloop要去处理timer");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeSources:
                NSLog(@"runloop要去处理Sources");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeWaiting:
                NSLog(@"runloop要睡觉了");
                break;
            case kCFRunLoopAfterWaiting:
                NSLog(@"runloop醒来啦");
                break;
            case kCFRunLoopExit:
                NSLog(@"runloop退出");
                break;
            case   kCFRunLoopAllActivities:
                NSLog(@"kCFRunLoopAllActivities");
                break;
            default:
                break;
        }
    });

    //给runloop添加监听者
    /*
     第一个参数:要监听哪个runloop
     第二个参数:监听者
     第三个参数:要监听runloop在哪种运行模式下的状态
     */
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:5.0 target:self selector:@selector(run1) userInfo:nil repeats:YES];
    CFRelease(observer);
    
}

自动释放池什么时候释放？
通过Observer监听RunLoop的状态
在主线程即将休眠时，释放自动释放池
在主线程即将唤醒时，再次创建自动释放池，并将之前的对象再次放入池中

6. RunLoop的运行逻辑

1877784-94c6cdb3a7864593.webp.jpg

runloop运行.png

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

具体的顺序如下：

• 通知观察者RunLoop已经启动
• 通知观察者即将要开始的定时器
• 通知观察者任何即将启动的非基于端口的源
• 启动任何准备好的非基于端口的源
• 如果基于端口的源准备好并处于等待状态，立即启动；并进入步骤9
• 通知观察者线程进入休眠状态
• 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
• 通知观察者线程将被唤醒
• 处理未处理的事件
  -如果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
  如果输入源启动，传递相应的消息
  如果RunLoop被显示唤醒而且时间还没超时，重启RunLoop。进入步骤2
• 通知观察者RunLoop结束。

7.RunLoop应用

• NSTimer的使用
• ImageView推迟显示
• 后台常驻线程
• 检测卡顿
  ...