1. RunLoop簡介

1.1 什么是RunLoop？

可以理解為字面意思：Run表示運(yùn)行，Loop表示循環(huán)。結(jié)合在一起就是運(yùn)行的循環(huán)的意思。

RunLoop實(shí)際上是一個對象，這個對象在循環(huán)中用來處理程序運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種事件（比如說觸摸事件、UI刷新事件、定時器事件、Selector事件），從而保持程序的持續(xù)運(yùn)行；而且在沒有事件處理的時候，會進(jìn)入睡眠模式，從而節(jié)省CPU資源，提高程序性能。

1.2 RunLoop和線程

RunLoop和線程是息息相關(guān)的，我們知道線程的作用是用來執(zhí)行特定的一個或多個任務(wù)，但是在默認(rèn)情況下，線程執(zhí)行完之后就會退出，就不能再執(zhí)行任務(wù)了。這時我們就需要采用一種方式來讓線程能夠處理任務(wù)，并不退出。所以，我們就有了RunLoop。

一條線程對應(yīng)一個RunLoop對象，每條線程都有唯一一個與之對應(yīng)的RunLoop對象。
我們只能在當(dāng)前線程中操作當(dāng)前線程的RunLoop，而不能去操作其他線程的RunLoop。
RunLoop對象在第一次獲取RunLoop時創(chuàng)建，銷毀則是在線程結(jié)束的時候。
主線程的RunLoop對象系統(tǒng)自動幫助我們創(chuàng)建好了(原理如下)，而子線程的RunLoop對象需要我們主動創(chuàng)建。

1.3 默認(rèn)情況下主線程的RunLoop原理

我們在啟動一個iOS程序的時候，系統(tǒng)會調(diào)用創(chuàng)建項(xiàng)目時自動生成的main.m的文件。main.m文件如下所示：

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

其中UIApplicationMain函數(shù)內(nèi)部幫我們開啟了主線程的RunLoop，UIApplicationMain內(nèi)部擁有一個無線循環(huán)的代碼。上邊的代碼中開啟RunLoop的過程可以簡單的理解為如下代碼：

int main(int argc, char * argv[]) {        
    BOOL running = YES;
    do {
        // 執(zhí)行各種任務(wù)，處理各種事件
        // ......
    } while (running);

    return 0;
}

從上邊可看出，程序一直在do-while循環(huán)中執(zhí)行，所以UIApplicationMain函數(shù)一直沒有返回，我們在運(yùn)行程序之后程序不會馬上退出，會保持持續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。

下圖是蘋果官方給出的RunLoop模型圖。

1877784-6ab632fc118e31f3.jpg

從上圖中可以看出，RunLoop就是線程中的一個循環(huán)，RunLoop在循環(huán)中會不斷檢測，通過Input sources（輸入源）和Timer sources（定時源）兩種來源等待接受事件；然后對接受到的事件通知線程進(jìn)行處理，并在沒有事件的時候進(jìn)行休息。

2. RunLoop相關(guān)類

下面我們來了解一下Core Foundation框架下關(guān)于RunLoop的5個類，只有弄懂這幾個類的含義，我們才能深入了解RunLoop運(yùn)行機(jī)制。

CFRunLoopRef：代表RunLoop的對象
CFRunLoopModeRef：RunLoop的運(yùn)行模式
CFRunLoopSourceRef：就是RunLoop模型圖中提到的輸入源/事件源
CFRunLoopTimerRef：就是RunLoop模型圖中提到的定時源
CFRunLoopObserverRef：觀察者，能夠監(jiān)聽RunLoop的狀態(tài)改變

下邊詳細(xì)講解下幾種類的具體含義和關(guān)系。

先來看一張表示這5個類的關(guān)系圖（來源：http://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/）。

1877784-2177aa2828b1ad34.png

一個RunLoop對象CFRunLoopRef中包含若干個運(yùn)行模式CFRunLoopModeRef。而每一個運(yùn)行模式下又包含若干個輸入源CFRunLoopSourceRef、定時源CFRunLoopTimerRef、觀察者CFRunLoopObserverRef。

每次RunLoop啟動時，只能指定其中一個運(yùn)行模式CFRunLoopModeRef，這個運(yùn)行模式CFRunLoopModeRef被稱作CurrentMode。
如果需要切換運(yùn)行模式CFRunLoopModeRef，只能退出Loop，再重新指定一個運(yùn)行模式CFRunLoopModeRef進(jìn)入。
這樣做主要是為了分隔開不同組的輸入源CFRunLoopSourceRef、定時源CFRunLoopTimerRef、觀察者CFRunLoopObserverRef，讓其互不影響。

下邊我們來詳細(xì)講解下這五個類：

2.1 CFRunLoopRef

CFRunLoopRef就是Core Foundation框架下RunLoop對象類。我們可通過以下方式來獲取RunLoop對象：

Core Foundation

    CFRunLoopGetCurrent(); // 獲得當(dāng)前線程的RunLoop對象
    CFRunLoopGetMain(); // 獲得主線程的RunLoop對象

當(dāng)然，在Foundation框架下獲取RunLoop對象類的方法如下：

Foundation

     [NSRunLoop currentRunLoop]; // 獲得當(dāng)前線程的RunLoop對象
     [NSRunLoop mainRunLoop]; // 獲得主線程的RunLoop對象

2.2 CFRunLoopModeRef

系統(tǒng)默認(rèn)定義了多種運(yùn)行模式CFRunLoopModeRef，如下：

kCFRunLoopDefaultMode：App的默認(rèn)運(yùn)行模式，通常主線程是在這個運(yùn)行模式下運(yùn)行
UITrackingRunLoopMode：跟蹤用戶交互事件（用于 ScrollView 追蹤觸摸滑動，保證界面滑動時不受其他Mode影響）
UIInitializationRunLoopMode：在剛啟動App時第進(jìn)入的第一個 Mode，啟動完成后就不再使用
GSEventReceiveRunLoopMode：接受系統(tǒng)內(nèi)部事件，通常用不到
-kCFRunLoopCommonModes：偽模式，不是一種真正的運(yùn)行模式（后邊會用到）
其中kCFRunLoopDefaultMode、UITrackingRunLoopMode、kCFRunLoopCommonModes是我們開發(fā)中需要用到的模式，具體使用方法我們在 2.3 CFRunLoopTimerRef 中結(jié)合CFRunLoopTimerRef來演示說明。

2.3 CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopTimerRef是定時源（RunLoop模型圖中提到過），理解為基于時間的觸發(fā)器，基本上就是NSTimer。

下面我們來演示下CFRunLoopModeRef和CFRunLoopTimerRef結(jié)合的使用用法，從而加深理解。

首先我們新建一個iOS項(xiàng)目，在Main.storyboard中拖入一個Text View。
在ViewController.m文件中加入以下代碼來演示。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    // 定義一個定時器，約定兩秒之后調(diào)用self的run方法
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

    // 將定時器添加到當(dāng)前RunLoop的NSDefaultRunLoopMode下
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
}

- (void)run
{
    NSLog(@"---run");
}

然后運(yùn)行，這時候我們發(fā)現(xiàn)如果我們不對模擬器進(jìn)行任何操作的話，定時器會穩(wěn)定的每隔2秒調(diào)用run方法打印。
但是當(dāng)我們拖動Text View滾動時，我們發(fā)現(xiàn)：run方法不打印了，也就是說NSTimer不工作了。而當(dāng)我們松開鼠標(biāo)的時候，NSTimer就又開始正常工作了。

這是因?yàn)椋?/p>

當(dāng)我們不做任何操作的時候，RunLoop處于NSDefaultRunLoopMode下。
而當(dāng)我們拖動Text View的時候，RunLoop就結(jié)束NSDefaultRunLoopMode，切換到了UITrackingRunLoopMode模式下，這個模式下沒有添加NSTimer，所以我們的NSTimer就不工作了。
但當(dāng)我們松開鼠標(biāo)的時候，RunLoop就結(jié)束UITrackingRunLoopMode模式，又切換回NSDefaultRunLoopMode模式，所以NSTimer就又開始正常工作了。

你可以試著將上述代碼中的[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];語句換為[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];，也就是將定時器添加到當(dāng)前RunLoop的UITrackingRunLoopMode下，你就會發(fā)現(xiàn)定時器只會在拖動Text View的模式下工作，而不做操作的時候定時器就不工作。

那難道我們就不能在這兩種模式下讓NSTimer都能正常工作嗎？

當(dāng)然可以，這就用到了我們之前說過的偽模式kCFRunLoopCommonModes，這其實(shí)不是一種真實(shí)的模式，而是一種標(biāo)記模式，意思就是可以在打上Common Modes標(biāo)記的模式下運(yùn)行。

那么哪些模式被標(biāo)記上了Common Modes呢？

NSDefaultRunLoopMode 和 UITrackingRunLoopMode。

所以我們只要我們將NSTimer添加到當(dāng)前RunLoop的kCFRunLoopCommonModes（Foundation框架下為NSRunLoopCommonModes）下，我們就可以讓NSTimer在不做操作和拖動Text View兩種情況下愉快的正常工作了。

具體做法就是講添加語句改為[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

既然講到了NSTimer，這里順便講下NSTimer中的scheduledTimerWithTimeInterval方法和RunLoop的關(guān)系。添加下面的代碼：

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

這句代碼調(diào)用了scheduledTimer返回的定時器，NSTimer會自動被加入到了RunLoop的NSDefaultRunLoopMode模式下。這句代碼相當(dāng)于下面兩句代碼：

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模型圖中提到過），CFRunLoopSourceRef有兩種分類方法。

第一種按照官方文檔來分類（就像RunLoop模型圖中那樣）：

Port-Based Sources（基于端口）
Custom Input Sources（自定義）
Cocoa Perform Selector Sources

第二種按照函數(shù)調(diào)用棧來分類：

Source0 ：非基于Port
Source1：基于Port，通過內(nèi)核和其他線程通信，接收、分發(fā)系統(tǒng)事件

這兩種分類方式其實(shí)沒有區(qū)別，只不過第一種是通過官方理論來分類，第二種是在實(shí)際應(yīng)用中通過調(diào)用函數(shù)來分類。

下邊我們舉個例子大致來了解一下函數(shù)調(diào)用棧和Source。

1.在我們的項(xiàng)目中的Main.storyboard中添加一個Button按鈕，并添加點(diǎn)擊動作。
2.然后在點(diǎn)擊動作的代碼中加入一句輸出語句，并打上斷點(diǎn)，如下圖所示：

1877784-f801715c95de19f4.png

3.然后運(yùn)行程序，并點(diǎn)擊按鈕。
4.然后在項(xiàng)目中單擊下下圖紅色部分。

1877784-970c15ff611d4d6d.png

5.可以看到如下圖所示就是點(diǎn)擊事件產(chǎn)生的函數(shù)調(diào)用棧。

1877784-c014e77adce248c6.png

所以點(diǎn)擊事件是這樣來的：

首先程序啟動，調(diào)用16行的main函數(shù)，main函數(shù)調(diào)用15行UIApplicationMain函數(shù)，然后一直往上調(diào)用函數(shù)，最終調(diào)用到0行的BtnClick函數(shù)，即點(diǎn)擊函數(shù)。
同時我們可以看到11行中有Sources0，也就是說我們點(diǎn)擊事件是屬于Sources0函數(shù)的，點(diǎn)擊事件就是在Sources0中處理的。
而至于Sources1，則是用來接收、分發(fā)系統(tǒng)事件，然后再分發(fā)到Sources0中處理的。

2.5 CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopObserverRef是觀察者，用來監(jiān)聽RunLoop的狀態(tài)改變

CFRunLoopObserverRef可以監(jiān)聽的狀態(tài)改變有以下幾種：

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),               // 即將進(jìn)入Loop：1
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),        // 即將處理Timer：2    
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),       // 即將處理Source：4
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),       // 即將進(jìn)入休眠：32
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),        // 即將從休眠中喚醒：64
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),                // 即將從Loop中退出：128
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU       // 監(jiān)聽全部狀態(tài)改變  
};

下邊我們通過代碼來監(jiān)聽下RunLoop中的狀態(tài)改變。

在ViewController.m中添加如下代碼。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    // 創(chuàng)建觀察者
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        NSLog(@"監(jiān)聽到RunLoop發(fā)生改變---%zd",activity);
    });

    // 添加觀察者到當(dāng)前RunLoop中
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);

    // 釋放observer，最后添加完需要釋放掉
    CFRelease(observer);
}

2.然后運(yùn)行，看下打印結(jié)果，如下圖。

1877784-2005e92565b30e68.png

可以看到RunLoop的狀態(tài)在不斷的改變，最終變成了狀態(tài) 32，也就是即將進(jìn)入睡眠狀態(tài)，說明RunLoop之后就會進(jìn)入睡眠狀態(tài)。

3. RunLoop原理

好了，五個類都講解完了，下邊開始放大招了。這下我們就可以來理解RunLoop的運(yùn)行邏輯了。

下邊上一張之前提到的文章中博主提供的運(yùn)行邏輯圖

1877784-94c6cdb3a7864593.png

這張圖對于我們理解RunLoop來說太有幫助了，下邊我們可以來說下官方文檔給我們的RunLoop邏輯。

在每次運(yùn)行開啟RunLoop的時候，所在線程的RunLoop會自動處理之前未處理的事件，并且通知相關(guān)的觀察者。

具體的順序如下：

通知觀察者RunLoop已經(jīng)啟動
通知觀察者即將要開始的定時器
通知觀察者任何即將啟動的非基于端口的源
啟動任何準(zhǔn)備好的非基于端口的源
如果基于端口的源準(zhǔn)備好并處于等待狀態(tài)，立即啟動；并進(jìn)入步驟9
通知觀察者線程進(jìn)入休眠狀態(tài)
將線程置于休眠知道任一下面的事件發(fā)生：
- 某一事件到達(dá)基于端口的源
- 定時器啟動
- RunLoop設(shè)置的時間已經(jīng)超時
- RunLoop被顯示喚醒
通知觀察者線程將被喚醒
處理未處理的事件
- 如果用戶定義的定時器啟動，處理定時器事件并重啟RunLoop。進(jìn)入步驟2
- 如果輸入源啟動，傳遞相應(yīng)的消息
- 如果RunLoop被顯示喚醒而且時間還沒超時，重啟RunLoop。進(jìn)入步驟2
通知觀察者RunLoop結(jié)束。

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iOS開發(fā)筆記-RunLoop

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1. RunLoop簡介

1.1 什么是RunLoop？

1.2 RunLoop和線程

1.3 默認(rèn)情況下主線程的RunLoop原理

2. RunLoop相關(guān)類

2.1 CFRunLoopRef

2.2 CFRunLoopModeRef

2.3 CFRunLoopTimerRef

2.4 CFRunLoopSourceRef

2.5 CFRunLoopObserverRef

3. RunLoop原理

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1.2 RunLoop和線程

1.3 默認(rèn)情況下主線程的RunLoop原理

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1.1 什么是RunLoop？